Sistema de monitoreo automatizado del empaque en la red

Documentos Pemex Gas
N° 2007-02
Sistema de monitoreo automatizado
del empaque en la red nacional de
gasoductos de PGPB.
Febrero, 2007
GAS Y PETROQUIMICA BASICA
8º Congreso y Expo Internacional de Ductos
CLAVE: AUT-05
SISTEMA DE MONITOREO AUTOMATIZADO DEL EMPAQUE
EN LA RED NACIONAL DE GASODUCTOS DE PGPB
César Balderas Naranjo
Pemex Gas y Petroquímica Básica, Subdirección de Ductos, Av. Marina Nacional 329, Col. Huasteca,
Ed. B1, 7º piso, CP 11311, México D,F
todos los datos operativos que originaron la
alarma, de esta forma, las diferentes áreas
realizan los ajustes necesarios para que la
alarma del empaque sea restablecido dentro de
los límites normales.
RESUMEN
El sistema SCADA tiene integrado un software
de Aplicaciones de Gas que tiene la finalidad de
proporcionar una herramienta tecnológica al
área operativa que permita operar al SNG
dentro de los rangos seguros y óptimos, para lo
cual se desarrolló e integró el Sistema de
Monitoreo Automatizado del Empaque (SMAE)
al SCADA y tiene las siguientes funciones:
• Calcular el empaque en tiempo real
basado en las condiciones operativas
como la presión y la temperatura del
Sistema Nacional de Gasoductos.
• Comparar el empaque calculado con
sus límites de alarma predeterminados.
• Consolidar los históricos diarios y
horarios del empaque.
Confirmación de Nominación: Verificar que
las cantidades nominadas (energía y flujo
transportado) no rebasan las niveles de
empaque establecidos, de esta forma se
confirman o rechazan las cantidades nominadas
por los clientes.
Establecer el Balance del Sistema: Con la
información del empaque en tiempo real se
realizan los ajustes de los consumos
(inyecciones /o extracciones) de acuerdo a las
nominaciones aceptadas para realizar el
programa del siguiente día.
El SMAE genera los siguientes beneficios:
En resumen, con la operación del SMAE, el
personal de operación del SCADA tiene los
siguientes beneficios:
Monitoreo en Tiempo Real del Empaque: Con
el monitoreo de la Variación Máxima del
Empaque, el operador podrá verificar la
capacidad diaria programada (consumos de
inyecciones y/o extracciones) y poder mover los
consumos durante el día (ajustar programa) de
acuerdo con los requisitos de la presión. Cuando
el empaque rebasa los límites establecidos, una
alarma es enviada al sistema TSW/SAP con
1. El monitoreo en tiempo real del Empaque,
permite:
• Mantener el empaque dentro de los
límites operativos.
• Establecer estrategias operativas.
• Generar tendencias del empaque
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8º Congreso y Expo Internacional de Ductos
CLAVE: AUT-05
•
•
Generar reportes instantáneos del
empaque
2. Almacenamiento Histórico, Diario y Horario
del Empaque.
3. Envío del empaque los sistemas de PGPB:
• TSW/SAP.
• Portal del SCADA
• Management Cockpit Room
•
•
De esta forma, la información del empaque es
uno de los principales indicadores dentro de los
sistemas de negocios de PGPB.
Atender al cliente proporcionándole
información en tiempo real sobre
consumos y contratos
Información en tiempo real sobre
volúmenes,
presiones,
temperatura,
Cromatografía de Gas, inyecciones y
extracciones
Continuar garantizando el suministro a
los clientes
Con el Sistema de Monitoreo Automatizado del
Empaque (SMAE) integrado al SCADA se ha
convertido con el paso del tiempo en una valiosa
herramienta para establecer las estrategias
operativas que permitan operar los gasoductos
dentro de los límites operativos establecidos.
Los valores del empaque que genera el SMAE
son enviados al sistema TSW/SAP con el
propósito de operar el SNG de acuerdo con las
presiones de entrega, la MAOP y la compresión
disponible; también son enviados al portal del
SCADA y al Cockpit. El SMAE proporciona
valores instantáneos cada minuto, los valores de
la hora previa y el día previo.
INTRODUCCION
Actualmente la Subdirección de Ductos de
PEMEX GAS Y PETROQUÍMICA BÁSICA tiene
en operación el Sistema de Control Supervisorio
y Adquisición de Datos (SCADA), para la red de
Gasoductos y LPGductos. El SCADA permite
controlar y supervisar en tiempo real, de manera
más eficiente y segura, las condiciones
operativas a lo largo de todas las instalaciones,
conformando una verdadera herramienta de
soporte de decisiones para las funciones propias
del transporte de Gas; gracias a la información
que recolecta, procesa y almacena en su base
de datos. El Sistema Nacional de Gasoductos
(SNG) cuenta con 12000 kilómetros de
gasoductos
distribuidos
en
tres
zonas
geográficas (Norte, Centro y Sur).
En los casos de que existan fallas en la
colección de la presión, temperatura y la calidad
de gas, el SMAE cuenta con hojas de cálculo
desarrolladas en Excel, en estas hojas, el
personal de operación ingresa manualmente los
valores de presión y temperatura para calcular
el empaque del SNG.
El SCADA tiene integrado un Software de
Aplicaciones de Gas que permiten hacer más
eficientes las actividades administrativas y
comerciales, a través de:
• Maximizar el uso de la capacidad
potencial del transporte, utilizando el
Sistema de Monitoreo Automatizado del
Empaque.
El propósito de este trabajo es mostrar cómo se
desarrolló e integro el SMAE al SCADA y que
actualmente se ha transformado en unos de los
principales indicadores de PGPB.
NOMENCLATURA
SMAE: Sistema de Monitoreo Automatizado del
Empaque.
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CLAVE: AUT-05
tiempo real, de manera más eficiente y segura,
las condiciones operativas del SNG (figura 1)
.
SNG: Sistema Nacional de Gasoductos.
SCADA: Sistema de Control Supervisorio y
Adquisición de Datos.
MAOP: Presión Máxima de Operación
Permisible
DESARROLLO
CIR
Chihuahua
El SNG cuenta con 12,000 kilómetros de
ductos interconectados de diferentes diámetros
y longitudes y se extiende en el territorio
nacional a través de 19 entidades federativas,
entregando gas a más de 1,094 usuarios
industriales y comerciales en los sectores
público y privado. Para su operación y
mantenimiento el SNG se divide en 13 sectores.
Cárdenas; Minatitlán; Veracruz; Cd. Mendoza;
Tlaxcala; Venta De Carpio; Salamanca;
Guadalajara; Madero; Reynosa; Monterrey;
Torreón, y Chihuahua y son distribuidos en tres
zonas geográficas (Norte, Centro y Sur).
CIR
Reynosa
CIR
Torreón
CIR
Monterrey
CIR
Salamanca
CIR
Guadalajara
Centro de Control
de Contingencia
Venta de Carpio
CIR
V. de Carpio
CIR
Cd. Madero
CIR
CIR
Tlaxcala
Poza Rica
· Número de
estaciones de
medición=118
· Centros de
información
remotos=15
CIR
Cárdenas
CIR
Veracruz
CIR Cd.
Mendoza
CIR
Valle de México
CIR
Minatitlán
Centro de Control
Ciudad de México
Figura 1. Cobertura del SCADA en el Sistema Nacional
de Gasoductos (SNG)
A lo largo de esta Red Nacional de Ductos se
encuentran 534 actuadores de los cuales 440
corresponden a gas natural y 94 a gas LP, 315
Estaciones, dentro de las cuales se tienen 13
Estaciones de Compresión y 5 Estaciones de
Bombeo. Todo lo anterior se encuentra
comunicado al sistema SCADA proporcionando
información en tiempo real de las condiciones
operativas de las redes de transporte, tanto de
Gas Natural como de Gas LP. A la fecha se
tienen integrados al SCADA 350 Unidades
Terminales Remotas (UTR´s) para Gas Natural
y Gas LP, así como el 145 de computadores de
flujo validados y aceptados por el cliente para
facturación de los cuales 101 ya se utilizan en el
proceso de facturación.
El SCADA cuenta actualmente con un Sistema
de Monitoreo Automatizado del Empaque
(SMAE) que permite monitorear, calcular y
desplegar el volumen de gas contenido
(empaque de línea) dentro de todo el sistema de
gasoductos de PGPB. El empaque es un valor
operativo de vital importancia ya que de esto
depende en gran medida las decisiones
tomadas para importar gas natural, arrancar o
parar estaciones de compresión y en algunos
casos bajar el suministro en algunos puntos que
permiten esta contingencia. Esta información
esta disponible en Internet vía ScadaNet.
El SMAE tiene las siguientes funciones:
• Configuración de segmentos de ductos.
• Calcula el empaque por segmento de ducto.
• Genera y registra el cambio en el Empaque
de Línea horario y diario.
Gracias a la información que recolecta, procesa
y almacena en su base de datos, el Sistema
SCADA se ha transformado en una verdadera
herramienta permite controlar y supervisar en
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CLAVE: AUT-05
•
•
• Características físicas del segmento
(longitud, diámetro y elevaciones)
• Temperatura y Presión base
Consolida la información del Empaque de
Línea en subtotales y totales.
Genera los históricos diarios y horarios del
empaque de línea.
El SMAE calcula el empaque cada minuto de
acuerdo la Ley Universal del Gas. Los valores
promedio de presión y de la temperatura son
calculados usando los puntos analógicos de
presión y temperatura poleados y almacenados
en la base de datos de tiempo real (figura 3)
Figura 3. Definición y configuración de segmentos.
2. Desarrollo de gráficos. Para el monitoreo en
tiempo real del empaque, se desarrollaron
gráficos que permitan desplegar los valores
instantáneos, hora anterior y del día anterior
del empaque de segmentos, sectores y
zonas geográficas (figura 4).
Figura 2. Ecuaciones del Empaque que usa el SMAE.
Para la configuración del SMAE se realizaron
las siguientes acciones:
3. Gráficas de tendencias: Para el control del
empaque se desarrollaron gráficas de
tendencias del empaque de sectores, zonas
geográficas y nacional (figura 5)
1. Definición y configuración de segmentos
ductos (figura 3). Para definir un segmento
de ducto se requiere:
• Nombre del Segmento de ducto.
• Descripción.
• Grupo.
• Composición del Gas
• Telemetría (puntos de entrada/salida de
la presión y la temperatura)
4. Gráficos de segmentos y secciones de
ductos (figura 6)
5. Configuración de reportes en Excel (figura 7)
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6. Configuración manual del empaque: El
SMAE tiene disponible un archivo en Excel
para que personal de operación pueda
realizar los cálculos del empaque en el caso
de que existan contingencias en el sistema
SCADA.
Figura 6. Empaque en tiempo real por segmentos
Figura 4. Monitoreo en tiempo real del empaque
Figura 7. Reportes en Excel
Figura 5. Tendencias del empaque
5
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CLAVE: AUT-05
•
•
7. Configuración de alarmas del empaque: El
SMAE tiene disponible un archivo en Excel
para que personal de operación pueda
realizar los cálculos del empaque en el caso
de que existan contingencias en el sistema
SCADA.
Configuración de límites de alarma.
Operación del Sistema (inició en noviembre
del 2004).
Tercera Etapa: Implantación y Operación del
Empaque de la Zona Sur; inició en noviembre
del 2004 y terminó en febrero del 2005,
realizando las siguientes actividades:
• Integración del empaque de acuerdo con la
telemetría (presión, temperatura y calidad de
gas) disponible en los sectores de Madero,
Veracruz que incluye Poza Rica, Cárdenas y
Minatitlan.
• Integración de tendencias para desplegar los
valores instantáneos, hora anterior y del día
anterior del empaque.
• Integración del archivo en Excel para el
cálculo manual del empaque.
• Configuración de límites de alarma.
• Operación del Sistema (inició en marzo del
2005)
Una vez realizada la fase de configuración, el
SMAE fue implantado en el SCADA de acuerdo
con las siguientes etapas:
Primer Etapa: Implantación y Operación del
Empaque de la Zona Norte; inició en agosto del
2003 y terminó en marzo del 2004 realizando las
siguientes actividades:
• Integración del empaque de acuerdo con la
telemetría (presión, temperatura y calidad de
gas)
disponible en los sectores de
Chihuahua, Torreón, Monterrey y Reynosa.
• Integración de tendencias para desplegar los
valores instantáneos, hora anterior y del día
anterior del empaque.
• Integración del archivo en Excel para el
cálculo manual del empaque.
• Integración de límites de alarma.
• Operación del Sistema (inició en abril del
2004)
El SMAE despliega el empaque Nacional de
acuerdo con los valores de cada zona (figura 8)
El SMAE realiza el siguiente Procesamiento.
• Calcula el inventario como empaque
(positivos), y el desempaque (negativos).
• La tasa de cambio en inventarios de cada
subtotal y total es calculada para cambios
instantáneos, por hora y por día.
• Realiza el cálculo instantáneo para
determinar la tasa de cambios con base en
el último cálculo y el cálculo actual para
detectar cambios rápidos en las condiciones
de operación.
• Determina la tasa de cambios horaria con
base en el cálculo de inventario de la última
hora y el cálculo actual.
• Genera de manera periódica (cada minuto)
para cada subtotal y total la siguiente
Segunda Etapa: Implantación y Operación del
Empaque de la Zona Centro; inició en abril del
2004 y terminó en octubre del 2004 realizando
las siguientes actividades:
• Integración del empaque de acuerdo con la
telemetría (presión, temperatura y calidad de
gas) disponible en los sectores de Cd.
Mendoza, Tlaxcala, Venta de Carpio,
Salamanca y Guadalajara.
• Integración de tendencias para desplegar los
valores instantáneos, hora anterior y del día
anterior del empaque.
• Integración del archivo en Excel para el
cálculo manual del empaque.
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8º Congreso y Expo Internacional de Ductos
CLAVE: AUT-05
•
información; Inventario calculado, tasa de
cambio instantánea, cambio de inventario
desde el fin de la última hora, tasa de
cambios horaria y cambio en inventario
desde el fin del último día
Normal (el calculo y la calidad de la
información son correctas y no existe falla)
El SMAE realiza el procesamiento de alarmas
(Alto-Alto, Alto, Bajo y Bajo-Bajo) y eventos para
cada subtotal y total de inventario configurado.
El SMAE compara el inventario actual con los
límites de alarma configurados en el SCADA.
• Si se viola el límite de alarma, el SMAE
presenta una alarma adecuada al operador
en el sumario de alarma de SCADA. Cuando
se dé por recibida la alarma, deberá
permanecer en el sumario de alarmas hasta
que deje de existir la condición que causa la
alarma.
• Cuando termine la situación de alarma el
SMAE regresa al estado normal y será
removida del sumario de alarmas de
SCADA.
El SMAE presenta las alarmas en el sumario
estándar del SCADA y estarán sujetos a las
funciones de depuración y recibo, y tiene las
funciones de inhibición de eventos en el proceso
de alarmas de cada segmento de ducto.
Figura 8. Empaque Nacional
El SMAE genera la calidad de la información
sobre los valores totales y subtotales del
inventario calculados. Cada segmento de ducto
tendrá una calidad única. La calidad de
información con base en:
• Alarma (se determinará que el volumen de
gas estimado estará en estado de alarma)
• Manual (el volumen de gas estimado se ha
fijado para operación manual y no se estará
calculando)
• Error (no se ha calculado el volumen de gas
debido a algún problema de procesamiento
o configuración)
• Desconocido (no se pudo determinar la
calidad del volumen de gas estimado)
El SMAE genera un archivo XML (nativo) en
forma automática con la información de la
alarma generada y es enviada al sistema de
TSW/SAP para que se realicen los ajustes
operativos que ocasionaron la condición de
alarma del empaque.
El SMAE tiene todas las funciones para la
recolección y almacenamiento de información de
inventarios calculados. La información de
inventarios se almacena cada minuto por
segmentos, subtotales y totales para el
desplegado de tendencias.
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CLAVE: AUT-05
El SMAE almacena de manera periódica (cada
hora) el empaque de segmentos, subtotales y
totales en el sistema. Esta información deberá
tener al menos la siguiente información:
CONCLUSIONES
•
•
•
1. Flexibilidad Operativa: De acuerdo con los
límites operativos establecidos (presiones de
entrega, Máxima Presión de Operación
Permisible, Compresión disponible). Los
valores del empaque son usados de la
siguiente forma:
• Variación Máxima del Empaque: El
operador puede verificar la capacidad
diaria
programada
(consumos
de
inyecciones y/o extracciones) y poder
mover los consumos durante el día
(ajustar programa) de acuerdo con los
requisitos de la presión. Cuando el
empaque rebasa los límites establecidos,
una alarma es enviada al sistema
TSW/SAP con todos los datos operativos
que originaron la alarma, de esta forma,
las diferentes áreas realizan los ajustes
necesarios para que la alarma del
empaque sea restablecido dentro de los
límites normales.
• Nominación: Verificar que las cantidades
nominadas (energía y flujo transportado)
no rebasan las niveles de empaque
establecidos, de esta forma se confirman
o rechazan las cantidades nominadas
por los clientes.
• Balance del Sistema: Con la información
del empaque en tiempo real se realizan
los ajustes de los consumos (inyecciones
/o extracciones) de acuerdo a las
nominaciones aceptadas para realizar el
programa del siguiente día.
Desde su operación, el SMAE ha generado los
siguientes beneficios
Inventario actual.
Cambio en inventario desde la hora previa.
Cambio en inventario desde el día anterior.
Con la información histórica del empaque que
almacena el SMAE, el operador puede generar
los reportes correspondientes.
El Cálculo manual genera el empaque por
Gasoducto, Sector y Zona (figura 9).
Figura 9. Calculo manual del Empaque.
A la fecha en el SMAE se tienen configurados
174 segmentos de ductos, 95 secciones o SubTotales de empaque y 26 Totales de empaque
(incluyen sectores y Nacional).
2.
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Monitoreo
en
Tiempo
Real.
El
seguimiento en tiempo real del Empaque,
permite:
GAS Y PETROQUIMICA BASICA
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CLAVE: AUT-05
•
•
•
•
Mantener el empaque dentro de los
límites operativos.
Establecer estrategias operativas.
Generar tendencias del empaque
Generar reportes instantáneos del
empaque
3. Almacenamiento Histórico: El SMAE
almacena los valores Diarios y Horarios del
Empaque para de esta forma generar
reportes.
4. Envío de los valores en tiempo real del
empaque a los diferentes sistemas que
integran las líneas de negocio de PGPB
(TSW/SAP, SACADNet y Cockpit).
AGRADECIMIENTOS
A todo el personal técnico de la Subgerencia de
Soporte Centro de Control y Monitoreo del
SCADA de PGPB, que aportaron y validaron
información contenida en este documento.
REFERENCIAS
1.
Baseline Gas Applications V6, Technical
Reference. Metso Automation, 2001
9
SISTEMA DE MONITOREO
AUTOMATIZADO DEL EMPAQUE
EN LA RED NACIONAL DE
GASODUCTOS DE PGPB
Superintendencia de SCADA Medición y
Nominaciones
PRESENTAR LA FUNCIONALIDAD Y LOS BENEFICIOS DEL
SISTEMA DE MONITOREO AUTOMATIZADO DEL EMPAQUE
(SMAE)
SMAE DE LA RED NACIONAL DE GASODUCTOS DE PGPB.
Enlaces
30”
Campo
30”
350+065
30”
351+068
373+165
391+811
30”
425+537
30”
456+477
Actualmente el SCADA
tiene integrado el
Sistema de Monitoreo
Automatizado del
Empaque (SMAE)
SMAE de la
Red Nacional de
Gasoductos de PGPB.
PUNTOS DE
TELEMETRIA
Alarmas
ENTRADA
SALIDA
Presión,
Temperatura
Calidad de
Gas
Empaque
en tiempo
real
SMAE
SEGMENTO
DE EMPAQUE
Históricos:
Diarios
Horarios
Diámetros,
longitudes y
elevaciones
Gráficos
PARAMETROS DE
CONFIGURACION
El SMAE tiene las siguientes funciones:
• Configura segmentos de ductos.
• Calcula el empaque cada minuto por segmento de ducto.
• Genera y registra el cambio en el Empaque de Línea
horario y diario.
• Consolida la información del Empaque de Línea en
subtotales y totales.
• Genera los históricos diarios y horarios del empaque de
línea.
TSW/SAP
El SMAE fue implantado en el sistema SCADA considerando las
zonas operativas de PGPB y de acuerdo con las siguientes etapas:
Primer Etapa: Implantación y Operación del Empaque de la Zona Norte.
Segunda Etapa: Implantación y Operación del Empaque de la Zona Centro.
Tercera Etapa: Implantación y Operación del Empaque de la Zona Sur.
En cada etapa se realizaron las siguientes actividades:
1. Integración del empaque de acuerdo con la telemetría (presión,
temperatura y calidad de gas) disponible en los sectores.
2. Integración de tendencias para desplegar los valores
instantáneos, hora anterior y del día anterior del empaque.
3. Integración del archivo en Excel para
empaque.
4. Integración de límites de alarma.
5. Operación del SMAE
el
cálculo manual del
EMPAQUE ZONA NORTE
EMPAQUE ZONA CENTRO
EMPAQUE ZONA SUR
CONFIG. SEGMENTOS
IMPLANTACION
CONFIG. SEGMENTOS
IMPLANTACION
CONFIG. SEGMENTOS
IMPLANTACION
EN OPERACIÓN ZONA NORTE, ZONA CENTRO Y ZONA SUR
AGO
DIC/ENE
MAR/ABR
JUL
OCT/NOV
DIC/ENE
2003
2003/2004
2004
2004
2004
2004/2005
MAR/ABR A LA FECHA
NOV(2005)
Desde su operación, el SMAE ha generado los siguientes beneficios:
1. Flexibilidad Operativa: De acuerdo con los límites operativos
establecidos (presiones de entrega, Máxima Presión de Operación
Permisible, Compresión disponible). Los valores del empaque son
usados de la siguiente forma:
•
Variación Máxima del Empaque: El operador puede verificar la
capacidad diaria programada (consumos de inyecciones y/o
extracciones) y poder mover los consumos durante el día (ajustar
programa) de acuerdo con los requisitos de la presión. Cuando el
empaque rebasa los límites establecidos, una alarma es enviada al
sistema TSW/SAP con todos los datos operativos que originaron la
alarma, de esta forma, las diferentes áreas realizan los ajustes
necesarios para que la alarma del empaque sea restablecido dentro de
los límites normales.
•
Nominación: Verificar que las cantidades nominadas (energía y flujo
transportado) no rebasan las niveles de empaque establecidos, de esta
forma se confirman o rechazan las cantidades nominadas por los
clientes.
•
Balance del Sistema: Con la información del empaque en tiempo real
se realizan los ajustes de los consumos (inyecciones /o extracciones)
de acuerdo a las nominaciones aceptadas para realizar el programa del
siguiente día.
2. Monitoreo en Tiempo Real. El seguimiento en tiempo real del
Empaque, permite:
• Mantener el empaque dentro de los límites operativos.
• Establecer estrategias operativas.
• Generar tendencias del empaque
• Generar reportes instantáneos del empaque
3. Almacenamiento Histórico: El SMAE almacena los valores Diarios
y Horarios del Empaque para de esta forma generar reportes.
4. Envío de los valores en tiempo real del empaque a los diferentes
sistemas que integran las líneas de negocio de PGPB (TSW/SAP,
SACADNet y Cockpit).