Pohokura 訂定遠端營運與可持續發展的標準。

背景

天然氣是非常寶貴的資源。相較於其他化石燃料，天然氣是環保且潔淨的燃料。天然氣的效率較高，有 90% 的生產可抵達消費地。

隨著開採、運輸及儲存技術持續演進發展，效率也不斷提升。

天然氣運輸系統包含複雜的管路網，其設計可迅速環保地由產地輸送天然氣至高需求區域。

波霍庫拉 (Pohokura) 氣田位於塔拉納基 (Taranaki) 外海，是紐西蘭最大的天然氣資源，由 Shell、Todd Pohokura 及 OMV New Zealand 的合資企業所擁有。

生產基地是由 Shell Exploration NZ 營運，使用 Shell Todd Oil Services 提供的服務。塔拉納基氣田生產的天然氣，會輸送至全國電網之中。

首批開採的商業化天然氣，是在 2006 年 9 月於天然氣田南端的三座陸上「延伸範圍」鑽探氣井生產。

2007 年 3 月，首批五座離岸氣井開始生產天然氣及凝析油，透過海底管路送回莫圖努伊 (Motunui) 的陸上生產基地。

挑戰

開發無人據點，由新普利茅斯 (New Plymouth) 的控制室監控營運，需要結合工程師、顧問及系統整合商的專業知識。

波霍庫拉設計承包商 Transfield Worley，指定長期營運的系統整合商合作夥伴 Engineering Control Limited (ECL)。

遠端營運的需求之一，就是要在智慧網路將馬達控制中心整合至主要廠房控制系統，以便將天然氣站資訊送回控制室。

Transfield Worley 的新系統，是以 DeviceNet 網路及 Allen-Bradley ControlLogix® 平台 (由 Rockwell Automation 供應) 為基礎。

另一項需求是控制室必須掌握 400 V MCC 配電設備及廠房 11 kV 主要配電板的狀態，此外也必須能在控制室操作這些配電設備。

其解決方法是利用固定接線，將配電設備連往 ControlLogix 之中的數位 I/O。

由遠端操作配電設備，也是受到歡迎的安全功能，因為這樣就不需要在當地操作，不會讓操作員暴露在可能的有害情況下，例如配電設備操作時故障或失效導致的電弧閃光。

建立遠端營運

波霍庫拉生產 45% 以上的紐西蘭天然氣，透過北島 (North Island) 各地網路輸送以供工業設施或家庭使用。

波霍庫拉營運經理 Paul Brown 表示：「我們使用 Shell 的技術專業知識，實現高度可靠的無人天然氣生產基地，環境足跡相當小。

我們的優先工作就是在準時、符合預算及安全的狀態下交付專案，不造成人員傷害，並且不對鄰近區域或環境造成任何負面影響。」

波霍庫拉生產設施的營運理念是建立零常規作業人力 (ZNOP) 的無人據點；廠房營運可由新普利茅斯的遠端控制室異地執行，使用分散式控制系統 (DCS)。

遠端營運是有助於維護人員安全、並遠離可能危害設備的理想方式，不過營運成功與否，則取決於卓越的控制、故障診斷及網路功能。Rockwell Automation 工業經理 Prasad Nory 表示：「DeviceNet 提供網路解決方案，協助提供穩定可靠的通訊，此外也新增自動裝置更換 (ADR) 功能，可自動下載裝置參數，縮短停機時間。

ADR 包含設定及自動位址復原，可有效降低維護需求。波霍庫拉營運 24 小時全年無休，每個月都排定一天進行主動維護，以找出及處理可能問題。」

波霍庫拉藍圖

Transfield Worley 的電氣工程設計，是完全整合解決方案的基礎，其中需要頂尖電路板製造商 Switchbuild Ltd. 的配合。

波霍庫拉解決方案的發展過程，是圍繞在兩座低電壓馬達控制中心 (MCC) 的開發作業而演進。兩個 2.5 MVA 變壓器透過 4000 A 空氣斷路器 (ACB) 饋入第一個低電壓 MCC。之後第一個 MCC 的電力饋入通過第二個低電壓 MCC。

智慧型 MCC 設計利用 DeviceNet 網路與 DOL 起動馬達啟動器通訊以進行控制及監控。

E3 plus 智慧過載提供馬達保護，非常密切地配合馬達操作特性，提供各種強化保護功能，例如接地故障、失速保護、熱敏電阻及喪失負載等等；而前述功能一般是由成本昂貴許多的馬達保護繼電器才能實現。

Allen Bradley ControlLogix 控制器用於提供全方位的 MCC 監控及控制，並將資訊送回分散式控制系統。

Switchbuild 經理 Donald Liddell 表示：「Allen Bradley 解決方案提供先進的負載保護功能。客戶能夠分析馬達效能及檢視故障，一切都在內部裝置進行，並可由分散式控制系統檢視。」

為了避免波霍庫拉出現代價高昂的停機時間，ECL 於 PAC 開發及納入切換控制，以免兩個 11 kV 配電板其中一個喪失電力。

ECL 工程師 Peter Huitema 表示：「通常在切換電源時就會喪失電力，即使只是幾毫秒的時間，馬達也會停機。

為了避免這種情形，我們判定馬達可以承受多少秒數的無電力情況，不造成任何損壞。

我們利用慣性讓馬達持續運轉 1.5 秒，讓其他電源有時間切換。將此項資訊編程至控制系統，就能避免代價高昂的停機問題。」

卓越的環境成果

實作最先進的工程，讓波霍庫拉廠房能夠於遠端營運。

波霍庫拉營運工程師 Paul Brown 表示：「遠端營運更重視人員及環境安全，因此廠房及元件必須可靠運作，並將維護需求降到最低。

波霍庫拉專案選擇使用的所有元件，可靠性都深獲肯定。」

為了達成卓越的環境成果，天然氣田的原始設計進行修改。

其中使用水平鑽探技術，這樣就不需要由陸上生產基地舖設管路至離岸平台，避免橫越懸崖表面及前濱。

這裡採用了紐西蘭的首創作法，將管路置於懸崖表面後方及前濱下方，沒有任何可見或實體的入侵物，保存了當地的海岸環境。

廠房處理區建構於混凝土堤岸。在水排入雨水處理系統之前，會以能吸水的撇清器移除浮在表面的殘餘碳氫化合物。

雨水將透過特殊設計的「溼地」進一步處理，其中廠房將做為天然的生物濾器。溼地過濾可移除任何殘餘的碳氫化合物。

Shell Pohokura 提供的以上環境功能，在 2010 年獲得塔拉納基區域議會 (Taranaki Regional Council) 頒贈的永續發展及技術創新獎。

Rockwell Automation 整合自動化控制解決方案獲得了正面回應。Brown 最後表示：「Rockwell Automation PAC 在波霍庫拉營運的五年期間沒有任何問題。我們在預算、時間、人員安全及環境永續性方面都達成目標。」

波霍庫拉成功運作遠端營運的價值獲得實現，目前正擴展規模，使用 Rockwell Automation Integrated Architecture 系統可輕鬆延伸的相同解決方案，建立另一座廠房。