Vorausschauende Wartung

Emerson bietet BP auf seiner Clair Ridge-Plattform vorausschauende Wartungsdienste und Betriebsunterstützungsdienste an. (Foto: BP)

Asset Manager, die fortschrittliche Sensortechnologien, große Pools gespeicherter und verarbeiteter Daten sowie Echtzeitanalysen nutzen, können kostspielige Komponentenausfälle vorhersehen und verhindern.

Ein kürzlich veröffentlichter Bericht von Lloyd's Register weist darauf hin, dass vorausschauende Wartung nachweislich zu Kosteneinsparungen von 10% bis 40% führt, wobei jedoch nur 18% der Befragten in der US-amerikanischen Öl- und Gasindustrie diesen Ansatz gewählt haben. Das Interesse und die praktische Umsetzung nehmen jedoch zu.

Mit der fortschreitenden Verbesserung der Technologien und der zunehmenden Digitalisierung der Vermögenswerte im Offshore-Öl- und Gassektor wird eine vorausschauende Wartung als Mittel zur Verbesserung der betrieblichen Produktivität, Effizienz und Sicherheit eingeführt, und die Vorteile werden in der gesamten Branche sichtbar.

Der Einsatz von Datenanalyse und digitalen Technologien für die Wartung und den Betrieb von Anlagen kann die Produktion steigern und die Wartungskosten senken. Laut einer Studie von 2018 beläuft sich der Wert des britischen Festlandsockels (UKCS) auf 1,5 Mrd. GBP (1,8 Mrd. USD) pro Jahr die Öl- und Gasbehörde, das Technology Leadership Board und das Oil & Gas Technology Center.

Dieselbe Studie, in der die Verwendung von Daten von Produktions- und Betriebsmitteln von oben sowie die Möglichkeiten zur Verbesserung der Produktionseffizienz und der Wartungsplanung untersucht wurden, ergab, dass im UKCS im Jahr 2017 etwa 110 Millionen Barrel Öläquivalent durch kritische Geräteausfälle verloren gingen.

Emerson ist eines der Unternehmen, das vorausschauende Wartungsfunktionen anbietet, um kostspielige Geräteausfälle und Produktionsausfälle zu vermeiden. Im Rahmen eines langfristigen Vertrags mit BP bietet das US-amerikanische Unternehmen vorausschauende Wartungs- und Betriebsunterstützungsdienste für zwei der operativen Vermögenswerte des britischen Supermajors in den unwirtlichen Gewässern westlich der Shetlandinseln an.

Emerson war der Hauptauftragnehmer für die Automatisierung der Floating Production, Storage and Offloading Unit (FPSO) und der Clair Ridge-Plattform in Glen Lyon und erhielt eine zusätzliche fünfjährige Auszeichnung für die Bereitstellung fortlaufender Betriebsunterstützungsdienste, Fernüberwachung und vorausschauender Wartungstechnologien für beide projekte.

Die Lösungen von Clair Ridge und Glen Lyon basieren auf den digitalen Ökosystemtechnologien, -software und -services von Emerson Plantweb, einschließlich der integrierten DeltaV-Steuerungs- und Sicherheitssysteme, der AMS-Asset-Management-Software sowie Mess- und Steuergeräten, die Produktionsdaten und -analysen in Echtzeit liefern Personal zu pflanzen. BP ist in der Lage, den Betrieb lokal zu steuern und gleichzeitig die Produktion und den Zustand der Assets von einem Onshore-Standort aus zu überwachen.

Glen Lyon FPSO (Foto: BP)

Digitaler Zwilling
Ein Schlüsselelement für die vorausschauende Wartung ist der digitale Zwilling , bei dem es sich im Wesentlichen um eine virtuelle Darstellung eines physischen Vermögenswerts handelt. Wichtig ist, dass digitale Zwillinge datengesteuerte Entscheidungen in den Bereichen Konstruktion, Produktion und Wartung erleichtern.

Aker Solutions baut einen vollständigen digitalen Zwilling des Produktionssystems auf dem von Wintershall-Dea betriebenen Nova-Feld, das derzeit als Unterwasser-Tieback für die von Neptun betriebene Gjøa-Plattform in der norwegischen Nordsee entwickelt wird.

Laut Are Føllesdal Tjønn, Head of Software Development bei Aker Solutions, haben Experten des Softwarehauses ix3, das an der Entwicklung des Nova Digital Twin gearbeitet hat, kürzlich untersucht, wie Live-Datenstreaming und Condition Performance Monitoring (CPM) hinzugefügt werden können.

„Mit Live-Daten-Streaming können wir die visuelle Fernüberwachung und den Status eines Unterwasser-Steuerungssystems von jedem Ort mit Internetzugang aus mithilfe von Live-Prozessdaten aus dem 'Cloud Data Lake' von Aker Solutions bereitstellen. Auf diese Weise können Benutzer den aktuellen Status eines Steuerungssystems überprüfen und die Fehlersuche unterstützen “, sagte Tjønn.

„Wir erstellen einen Echtzeit-Datenstrom vom Steuerungssystem in den Cloud-Data-Lake (Digital Twin) von Aker Solutions, verarbeiten den Datenstrom, um Anomalien zu erkennen und Einblicke in Zustand und Leistung zu erhalten, und visualisieren die Daten, Anomalien und Einblicke in einen Benutzer -freundliche Anwendung “, fügte er hinzu.

Ein vollständiger digitaler Zwilling des von Aker Solutions gebauten Nova-Produktionssystems wird vorausschauende Wartungsfunktionen ermöglichen. (Bild: Aker Solutions)

Die Condition Monitoring-Softwareanwendung Subsense des Unternehmens, die mit Hilfe von Cognite, einem Kollegen von Aker, implementiert wird, ermöglicht die Übertragung von Steuersystemdaten in die Cloud, damit sie die Fachexperten und die sie analysierenden Softwareprogramme erreichen können, sagte Tjønn.

Über die digitale Twin-Plattform, die Aker Solutions als Integral bezeichnet, kann Subsense in ein breiteres Angebot wie Coabis für Inspektionsdaten, Unternehmenslösungen von Kunden und / oder eine Reihe von Paketen von Drittanbietern integriert werden. Mit Subsense können Benutzer Cloud-Computing-Dienste, Modelle für maschinelles Lernen und die Möglichkeit nutzen, Daten aus verschiedenen Quellen wie Wartungsprotokollen und Produktdaten zu kombinieren, so Tjønn.

„In unserer Welt ist ein Fehler in der Regel das Ergebnis einer Kette von Ereignissen, die in verschiedenen Subsystemen auftreten, in denen Daten in der Vergangenheit unterschiedlich waren - in unterschiedlichen Formaten und mit unterschiedlicher Genauigkeit. Wir führen diese Daten zusammen, gleichen sie aus und schaffen daraus Erkenntnisse “, sagte Tjønn.

„Das System steht sowohl dem Bedienpersonal als auch den Managern und Ingenieuren von Aker Solutions zur Verfügung und wird in der Regel im Hintergrund über Benachrichtigungen informiert. Unser Serviceteam überwacht und kommuniziert direkt mit der Anwendung, um sicherzustellen, dass Benachrichtigungen, die den Operationssaal erreichen, einen Mehrwert schaffen und nicht von bereits ausgelasteten Zeitplänen ablenken. “

„CPM-Analysen sind normalerweise für Hydrauliksysteme, Elektrik, Kommunikation, Elektronik, Absperrschieber, Drosseln und Instrumente geplant“, sagte Tjønn.

„Durch Anwendung des fortgeschrittenen maschinellen Lernens lernt das System, was normales Verhalten ist, und kann potenzielle Probleme aufzeigen, bevor sie zu Fehlern werden. Es lernt auch aus Ereignissen in allen von Aker Solutions überwachten Assets, was bedeutet, dass Wissen global geteilt werden kann, ohne dass vertrauliche Daten aus den einzelnen Bereichen erforderlich sind. “

'Datenbefreiung'
Die fortschrittlichsten Öl- und Gasplattformen der Welt, wie der von Aker BP in der norwegischen Nordsee betriebene hochdigitalisierte Ivar Aasen, produzieren mehr als nur Kohlenwasserstoffe. Sie erzeugen und übertragen auch große Datenmengen, die interpretiert und analysiert werden müssen.

Im Jahr 2018 schloss Aker BP mit dem Softwareunternehmen Cognite und dem Pumpenlieferanten Framo einen „Smart-Service-Vertrag“ ab, bei dem Cognite die Industriedaten von Aker BP freigibt und organisiert, um eine digitale Darstellung von Ivar Aasen sowohl nachträglich als auch in Echtzeit zu erstellen. Aker BP kann dann Erkenntnisse zu Betriebsdaten extrahieren, die an Partner wie Framo weitergegeben werden, um sie für die vorausschauende Wartung zu verwenden.

Mit dem Zugriff auf Live- und kontextbezogene Daten kann Framo eigene Anwendungen erstellen, um den Status seiner Geräte vorherzusagen und die Wartung im Voraus zu planen, sagte Trond Petter Abrahamsen, Geschäftsführer von Framo Services AS, in einer Erklärung zum „Datenfreigabevertrag“ Wurde mit Cognite und Aker BP angekündigt. „Das neue System sendet intelligente Daten zu unseren Pumpen, sodass wir vorhersagen können, wie die Pumpen in Zukunft arbeiten werden“, sagte er.

Ein weiteres Ziel der Initiative sei es, den traditionellen Wartungsansatz zu ändern, sagte Framo. Kontinuierlich fließende Live-Daten ermöglichen die Onshore-Überwachung von Geräten, wodurch unnötige geplante Wartungsarbeiten bei Bedarf durch Wartung ersetzt werden.

„Während unsere Serviceverträge zuvor nur Stundensätze definiert haben, konzentrieren wir uns jetzt auf die Verfügbarkeit. Dies ist etwas völlig Neues für uns und erfordert die Gestaltung neuer intelligenter Verträge mit Aker BP “, sagte Abrahamsen.

Mithilfe von Live- und kontextbezogenen Daten der Ivar Aasen-Plattform kann Framo den Status seiner Ausrüstung vorhersagen und die Wartung im Voraus planen. (Foto: Aker BP)

Eine AI-App
Das Ölfeld-Dienstleistungsunternehmen Baker Hughes, ein Unternehmen von GE (BHGE), treibt seine vorausschauenden Wartungsfunktionen ebenfalls voran. Das Joint Venture mit dem Softwareanbieter für künstliche Intelligenz (KI) C3.ai hat vor kurzem die KI-Anwendung BHC3 Reliability auf den Markt gebracht, die frühzeitig vor Produktionsausfällen und Prozessrisiken warnt und Empfehlungen zur Fehlervermeidung sowie entsprechende Maßnahmen enthält.

Die allgemein verfügbare App verwendet Deep-Learning-Vorhersagemodelle, die Verarbeitung natürlicher Sprache und die Bildverarbeitung, um fortlaufend Daten aus anlagenweiten Sensornetzwerken, Unternehmenssystemen, Wartungsnotizen sowie Rohrleitungs- und Instrumentierungsschemata zu aggregieren. Mithilfe von Verlaufs- und Echtzeitdaten aus ganzen Systemen identifizieren KI- und Maschinenlernmodelle anomale Bedingungen, die zu Geräteausfällen und Prozessstörungen bei einer beliebigen Anzahl von Assets und Prozessen führen, und weisen den Benutzer darauf hin, proaktive Maßnahmen zu ergreifen.

Ein BHGE-Sprecher sagte gegenüber Offshore Engineer, dass das Unternehmen derzeit mit einem Kunden an der Implementierung von BHC3 Reliability arbeitet und dass eine Reihe anderer Kunden Interesse bekundet haben.