背景

天然氣是非常有價值的資源。與其他化石燃料相比，它屬于環保、清潔型燃料。天然氣效率更高，90% 的產率可以達到消費水平。隨著開采、運輸和儲存技術的不斷進步，其效率也在不斷地提高。天然氣輸送系統包括復雜的管道網絡，旨在快速有效地將天然氣從原產地輸送到高需求地區。

塔拉納基岸邊的 Pohokura 油田是該國最大的天然氣資源開采場，歸 Shell、Todd Pohokura 和 OMV New Zealand 的合資公司所有。該生產基地由 Shell Exploration NZ 依托 Shell Todd Oil Services 的服務運營。從 Pohokura 油田開采的天然氣用來為國家電網供能。2006 年 9 月，第一批商用天然氣從油田南部的三個陸上“大位移”鉆井中輸出。2007 年 3 月，天然氣和凝析油從第一批五個海底油井通過海底管道輸送到位于 Motunui 的陸上生產站點。

挑戰

開發一個無人值守站點（從位于新普利茅斯的控制室進行操作和監控）需要工程師、顧問和系統集成商的綜合專業知識。Pohokura 設計承包商 Transfield Worley 選擇了老牌系統集成商 Engineering Control Limited (ECL) 來完成這項艱巨的任務。遠程操作的要求之一是將馬達控制中心集成到智能網絡上的主工廠控制系統中，使天然氣加工站點的信息能夠反饋到控制室。Transfield Worley 決定基于 DeviceNet 網絡及 Rockwell Automation 的 Allen-Bradley ControlLogix? 平臺來構建該新系統。

遠程操作的另一個要求是，必須能夠在控制室中獲知 400V MCC 和 11kV 主工廠配電盤上的電源開關裝置的狀態并對其進行操控。這通過將開關裝置硬連接到 ControlLogix 中的數字量 I/O 來實現。能夠遠程操作開關裝置也是一項廣受歡迎的安全功能，因為它消除了本地操作的需要，使操作人員能夠避免可能的危險，例如，如果開關裝置存在故障，則在操作時可能會出現弧閃。

建立遠程操作

Pohokura 的天然氣產量占新西蘭天然氣總產量的 45% 以上，主要供北島附近的工業和家庭使用。Pohokura 運營工程師 Paul Brown 說道：“憑借 Shell 的技術專業知識，我們有能力提供一個環保且高度可靠的無人值守天然氣生產站點。我們的首要任務是及時、安全且不超預算地交付該項目，同時不對人員造成傷害，也不對周邊環境造成任何不利影響?！?/span>

Pohokura 生產工廠的經營理念是借助全自動化技術 (ZNOP) 構建無人值守站點；工廠運營活動由位于新普利茅斯的采用分布式控制系統 (DCS) 的遠程控制室負責，以實現廠外操作。遠程操作是幫助人員安全地遠離潛在危險設備的理想方式，其運營成功依賴于卓越的控制、故障診斷和網絡功能。“DeviceNet 提供了一個網絡解決方案，有助于提供可靠的通信，并且還具備 ADR 設備自動替換這一附加功能，可通過自動下載設備參數來減少停機時間?！盧ockwell Automation 行業經理 Prasad Nory 表示。ADR 包含配置和自動地址恢復功能，可有效降低維護需求。Pohokura 24 小時不間斷運行，但每月安排一天時間進行主動維護，以查找并解決潛在問題。

Pohokura 藍圖

Transfield Worley 的電氣設計是完全集成解決方案的基礎，這需要借助領先的主板制造商 Switchbuild Ltd 的能力才能實現。Pohokura 解決方案的核心是開發出兩個低壓馬達控制中心 (MCC)。兩臺 2.5MVA 變壓器通過 4000A 空氣斷路器 (ACB) 為第一個低壓 MCC 供電。然后，電力從第一個 MCC 饋送到第二個低壓 MCC。智能 MCC 設計采用了 DeviceNet 網絡，與 DOL 起動電動機起動器進行通信，以實現控制和監控。E3 plus 智能過載提供了與馬達運行特性非常接近的馬達保護，以及通常由更昂貴的馬達保護繼電器提供的增強型保護功能，如接地故障、失速、熱敏電阻和負載損耗。

該系統使用了 Allen Bradley ControlLogix 可編程自動化控制器，以提供對 MCC 的全面監測和控制，并將信息反饋給分布式控制系統?！癆llen Bradley 解決方案提供了先進的負載保護?？蛻舳四軌蚍治銎漶R達的性能并查看故障，它們都位于可通過分布式控制系統看見的集成單元中?！盨witchbuild 經理 Donald Liddell 說。

為避免 Pohokura 發生昂貴的停機事件，ECL 開發了開關控制功能并將它們融入到了可編程自動化控制器中，這可防止兩個 11kV 供電裝置斷電。ECL 工程師 Peter Huitema 介紹說：“執行電源切換時通常會斷電，哪怕只有幾毫秒，也會導致馬達關閉。為了避免這種情況，我們確定了馬達可在斷電后幾秒內繼續工作而不會造成任何損壞。我們借助慣量來保持馬達運轉 1.5 秒左右，為執行電源切換贏得了時間。通過將該信息編程到控制系統中，我們能夠避免代價高昂的關機操作。”

環境卓越

這一最先進的工程設計使得 Pohokura 工廠實現了遠程操作?！霸谶M行遠程操作時，人員和環境安全更為重要，因此工廠和組件必須可靠地工作，同時盡量減少維護。為 Pohokura 項目挑選的所有組件都必須極度可靠?！盤ohokura 運營工程師 Paul Brown 說。

為了實現環境卓越，他們對該油田的原始設計做了修改。水平定向鉆井技術的運用消除了在陸上生產站點與海洋平臺之間連接穿過懸崖和海灘的管道。相反，他們將管道插入懸崖背面并埋設在海灘下方，表面上沒有任何痕跡，對當地的沿海環境起到了保護作用 - 這在新西蘭尚屬首例。

工廠的加工區建在混凝土外墻內。水在被排入雨水處理系統之前，會先經過吸收劑撇渣器（用于去除殘留的浮動碳氫化合物）。雨水通過專門設計的“濕地”（被工廠用作自然生物過濾池）做進一步加工。濕地可濾除任何殘留的碳氫化合物。這些環保功能幫助 Shell Pohokura 贏得了塔拉納基地區市政廳頒發的 2010 可持續發展和技術創新獎。

社會各界對 Rockwell Automation 的集成自動化控制解決方案一直評價很高。“在 Pohokura 投入運營后的五年里，Rockwell Automation 的可編程自動化控制器沒出過任何問題，我們良好地實現了在預算、進度、人員安全和環境可持續性等各方面設定的目標?！盉rown 總結道。在 Pohokura 成功實現遠程操作的價值業已顯現，該公司正在對項目進行擴展，以構建另一座同樣采用 Rockwell Automation Integrated Architecture 系統提供的易于擴展的解決方案的工廠。