OMV-ova rafinerija Schwechat jest hightech-postrojenje na ulazu u Beč. Na tvorničkom zemljištu površine 1,42 kvadratna metra OMV destilira i oplemenjuje sirovu naftu i poluproizvode te ih pretvara u kvalitetne naftne derivate i petrokemijske sirovine. Rafinerija u Schwechatu jedna je od najvećih i najmodernijih rafinerija u unutrašnjosti Europe. Za samostalnu opskrbu energijom upotrebljavaju se dvije toplane. Postupci obrade provode se u zatvorenim sustavima uređaja i cjevovoda pri dijelom vrlo različitim procesnim uvjetima, koji sežu od vakuuma do tlakova od oko 100 bara i pri temperaturama između -160 Celzijevih stupnjeva i +850 Celzijevih stupnjeva.
Rafinerija opskrbljuje brojne gospodarske sektore te je stoga njezin besprijekoran rad važan čimbenik za čitavu Austriju kao cjelinu. Rad rafinerije bez poteškoća važan je za OMV, ali i općenito za austrijsko gospodarstvo. Stoga je OMV krajem 2019. u Schwechatu implementirao sustav koji maksimalno osigurava opskrbu električnom energijom nužnom za sve procese. Na taj se način osigurava visok stupanj raspoloživosti rafinerije.
U tu je svrhu Siemens Austrija implementirao tzv. Load Management System (LMS), koji nadzire sve strujne mreže na području rafinerije, analizira njihove protoke opterećenja te sprečava preopterećenja na način da se opterećenja i potrošači automatski odbacuju, odnosno isključuju u skladu s odabranim prioritetima. "Ova LMS instalacija jedna je od prvih te vrste u Austriji, a moguće je da je i prva", smatra Franz Tüchler, voditelj Odjela za kontrolu usluge i digitalizaciju u tvrtki Siemens Energy Austria. Na Bliskom istoku Siemens je na nekoliko mjesta planirao i pustio u pogon ovakve sustave u sličnim složenim industrijskim primjenama.
Load Management System (LMS) brine o besprijekornom radu rafinerije.
LMS
- …obavještava korisnika o ključnim parametrima električne mreže.
- …automatski stabilizira mrežu odbacivanjem opterećenja u dijelovima mreže u kojima je to nužno, i to na temelju definiranog popisa prioriteta.
- …izračunava rotacijsku rezervu po dijelu mreže te u slučaju smetnje odlučuje o količini opterećenja koje se odbacuje.
- …štiti električni sustav od preopterećenja, koja mogu npr. biti posljedica uključivanja velikih opterećenja. Ako nisu raspoložive dovoljno velike rezerve, velika se opterećenja blokiraju.
Prioritetna isključivanja
Koje su točno prednosti sustava za upravljanje opterećenjem i na koji način on radi? Ernst Schober, voditelj Odjela za elektrotehniku i automatizaciju u tvrtki OMV Downstream, ovako objašnjava dodanu vrijednost sustava: "Odlučili smo se za LMS kako bi i za vrijeme poteškoća ili velikih smetnji u opskrbi električnom energijom mogli provoditi planirana isključivanja potrošača. Pri čemu prioriteti isključivanja ovise o zahtjevima procesnih postrojenja rafinerije."
Električna mreža OMV-ove rafinerije u Schwechatu spojena je na javnu električnu mrežu te se u slučaju smetnji u toj mreži može odvojiti od javne mreže prilikom upotrebe napajanja iz rafinerije. U tom slučaju, tijekom tzv. otočnog načina rada, Siemensov LMS preuzima upravljanje i osigurava besprijekoran rad na način da se u svakom trenutku proizvodnja, koja se odvija u dvjema toplanama na rafinerijinu zemljištu r, i potrošnja, odnosno frekvencija struje, nalaze u ravnoteži.
Ako se tijekom otočnog načina rada jave problemi u radu plinskih turbina, koji posljedično uzrokuju prekid rada generatora, odnosno ako generator ili njegovi spojevi
za napajanje potrošača raspoređenih po čitavom području ne rade ispravno, proizvodnja i potrošnja struje više nisu u ravnoteži. "Preostali generatori u tom će slučaju biti preopterećeni te će doći do prekida opskrbe električnom energijom", navodi Tüchler.
U tom se trenutku uključuje tzv. Load Management System. Ako u trenutku u kojem se javlja smetnja u radu postoji razlika između proizvedene i potrošene snage, uz uvažavanje raspoložive rezerve snage (tzv. spinning reserve, odnosno rotirajuća masa generatora, koja je trenutno raspoloživa) isključuje se izračunata snaga, koja se treba odbaciti, u vidu potrošača, u skladu sa zadanim prioritetima. Sustav automatski svake sekunde izračunava raspoloživu rezervnu snagu, koja proizlazi iz maksimalnog kapaciteta prihvata pare (tzv. kapacitet gutanja) i aktualnih protoka pare u parnim turbinama. Dodatni utjecaj imaju ograničenja generatora pare i odvoda za dim.
Sve do potpune aktivacije rezerve snage u obzir se uzima smanjivanje frekvencije kako bi se broj potrošača koji se moraju isključiti sveo na najmanju moguću mjeru. Preostali generatori reguliraju smanjenje frekvencije u skladu sa svojim kapacitetima. Ako je raspoloživa rezervna snaga premala, isključuju se dodatni potrošači, sve dok se ponovno ne postigne stabilnost sustava. Odstupanja frekvencija ostaju unutar dozvoljenih granica zahvaljujući brzom rasterećenju.
Skupine potrošača za rasterećenje
U LMS sustavu definirani su brojni potrošači rafinerije poput pumpi, kompresora ili ventilatora, koji čine skupine potencijalnih opterećenja koja se mogu isključiti. Signal za rasterećenje prenosi se pomoću zaštitnih naprava, koje se nalaze na generatorima i na uređajima, odnosno opterećenjima. "Svi generatori i svi potrošači spojeni su na LMS pomoću protokola IEC 61850. Potrošači se pomoću posebne vrste prijenosa protokola isključuju u skladu s popisom opterećenja", objašnjava Tüchler.
Siemens je nakon detaljno provedenog intenzivnog predispitivanja u svibnju 2019. isporučio LMS softver u rafineriju Schwechat. Usporedno s tim izgrađena je nužna tehnička infrastruktura. Nakon provedenog usklađivanja ispitanog softvera i upravljačkih ploča od svibnja do listopada 2019. pokrenuta je razmjena signala, pri čemu se misli na operativne signale i zaštitne naprave. U studenom 2019. pokrenuta je razmjena signala nakon praktične provjere u okviru testa preuzimanja na gradilištu (tzv. site acceptance test). Upravljanje LMS-om vrši se pomoću postojećeg operativnog sustava, a on se priključuje na postojeću infrastrukturu automatizacije. Schoberov komentar vezano uz aktualni zaključak i očekivanja od sustava glasi: "U Schwechatu smo dosad imali dobra iskustva. Jednako kao i u našoj rafineriji u Rumunjskoj, gdje se također koristi LMS sustav. Međutim, od presudne je važnosti da se LMS uvijek uskladi s utvrđenim prioritetima procesnog sustava. Mi od sustava zahtijevamo smanjenje gubitaka u proizvodnji."
Područje OMV-ove rafinerije u Schwechatu veličine je nogometnog igrališta.
Funkcionalnosti sustava Load Management System:
- odbacivanje opterećena na temelju snage: ovo odbacivanje opterećenja provodi se ciklički (oko 1 s). Na taj način ova funkcija reagira npr. u situacijama kad se potrošači priključuju na električnu mrežu ili isključuju s električne mreže ili kad se mijenja snaga.
- brzo odbacivanje opterećenja: ovo odbacivanje opterećenja provodi se aciklički (< 75 ms). Ovdje sustav reagira na brze promjene, npr. kad generatori ili mrežni priključci u mreži rafinerije prestanu raditi.
- blokada uključivanja potrošača: ovom se funkcijom sprečavaju preopterećenja u situacijama u kojima se uključuje veliko opterećenje, a raspoloživa rezerva snage nije dovoljna.
- simulacija odbacivanja opterećenja (interni LMS scenarij potencijalnih situacija): pokazuje reakcije na kritične signale ili dodatna opterećenja.