오프쇼어 오일 예측 시스템

오프쇼어(Offshore) 오일 및 가스 플랫폼 주변의 부식성 강하고 가혹한 환경은 장비가 고장이 났을 때 계획되지 않은 가동 중단과 생산 손실을 유발할 수 있다.

Scandinavian Oil-Gas지의 ‘온라인 보호 및 예측 시스템 업그레이드를 통한 기기 상태 모니터링 강화’라는 기사에서는 Shell사가 주관한 노르웨이 북해 Draugen 오일 및 가스 플랫폼에서 핵심 플랫폼 장비의 모니터링과 보호를 위해 예측 및 보호 시스템의 업그레이드를 시행한 내용을 소개한 바 있다.

이번 업그레이드의 목표는 Draugen 오프쇼어 플랫폼의 유지보수 작업량 중 40%를 예측 기반 유지보수로 수행함으로써 해당 작업의 효율성을 강화하고 생산량을 향상하는 것이었다.

기사의 저자는 Shell사 소속의 Graham Baird로, 그는 Shell에서 보호 및 기기 상태 관리 시스템을 이미 수년 전 구현한 바 있지만, 현재 구형 시스템을 업그레이드함으로써 성능 향상 이점을 제공할 보다 새로운 기술로 이전하는 중이라는 데 주목했다.

이번 업그레이드를 통해 Shell은 원격의 독립형 온라인 기계 상태 모니터링 시스템 데이터를 Shell Smart Con nect 세계 자산 모니터링 시스템으로 직접 통합할 수 있게 됐다. 세계 전역으로의 접근성 개방을 통해, Shell은 효율적으로 데이터를 검토 및 비교하고 잠재적 문제에 대한 최적 관행 솔루션을 결정할 수 있는 역량을 확보한 것이다.

Shell Smart Connect 시스템은 세계 전역으로부터 자산 상태에 대한 전반적인 정보를 필요한 사용자에게 간편하게 제공하기 위해 사용된다. 또한, 본사 사무실에서 경향 파악과 같은 업무를 수행할 수 있도록 예측 시스템의 데이터가 데이터 이력 장치에 전송되고 있다. Shell사의 비전은 장소를 불문하고 권한이 있는 인력이 필요한 데이터에 손쉽게 접근할 수 있게 최대한 다량의 자산 모니터링 데이터를 중앙 사무 공간에서 활용할 수 있도록 만드는 것이다.

Shell의 기기 보호 및 예측 시스템에는 AMS Machinery Manager(기기 관리 시스템), 현장의 데이터에 대한 추가 수동 수집용 휴대용 진동 분석기, 상대적으로 중요도가 낮은 장치에 대한 경로 기반 데이터, 250대 이상의 센서가 포함된다. 이 보호 및 예측 시스템은 센서에서 수집되는 정보를 공유하도록 구현됐지만, API 670(기기 보호 시스템 표준, 제4판) 요구 사항을 충족할 수 있도록 서로 분리돼 있다는 점은 특별히 주목할 만한 사안이다.

모니터링 솔루션을 통한 모니터링 및 보호 대상은 동력 터빈, 응축수 펌프, 원유 증압기(Booster) 및 적재 펌프, 증압기 및 가스 압축기, 화재/해수 펌프, 물 주입 가압 펌프, PWRI (Produ ced Water Reinjection : 생산수 재주입) 가압 펌프, 두 대의 회오리 방식 물 분사 스키드(Skid) 등이다.

또, 진동 데이터의 분석에는 잠재적인 문제를 즉각적으로 확인해 시스템은 샤프트(Shaft : 기계 축) 불균형이나 조정 불량, 마모로 인한 베어링 결함과 같은 정확한 원인을 파악할 수 있도록 하는 것이 포함된다.

다음은 Shell 팀이 예측 시스템으로 확인한 문제의 사례 중 하나다. Shell 팀에서는 정기 가동 중지 기간 동안 가스 압축기에 새로운 밀봉 장치(Seal)를 설치해야 했는데, 해당 변경 사항에 의해 압축기의 안정성에 문제가 발생함을 알게 됐다. 당시 신규 모니터링 시스템은 가동 시작시 압축기의 드라이브 종단에 진동 수준이 증가함을 즉각적으로 확인했다. 에머슨의 시스템을 사용함으로써 Shell 팀은 샤프트 중앙 근처의 불균형을 추론할 수 있었으며, 이 문제를 신속하게 대처할 수 있었다.

이 시스템을 통해 일시적 과도 데이터를 사용할 수 있게 됨으로써 무게가 추가되는 샤프트의 정확한 지점을 파악하기 위해 필요한 시작 및 중단의 숫자가 줄어들어 압축기의 중단 시간을 현저하게 줄일 수 있게 됐다. 이처럼 급작스런 정지에 대한 정보를 사전에 확보할 수 있게 된 Shell사는 압축기 가동 중지 시간의 약 1.5일을 절감하게 됐는데, 이는 6만배럴의 오일에 해당하는 수치다.

Baird는 “기기 보호 및 예측 시스템에서 수집된 진동 분석 데이터를 Shell Smart Connect 시스템으로 통합할 수 있게 된 이후 세계 전역에 위치한 전문가들은 장소를 불문하고 이 정보에 접근이 가능해졌다”면서, “이를 통해, Shell사는 생산을 중단하지 않고도 신속히 문제를 감지하고 수습하는 역량을 확보하게 됐다”고 밝혔다.

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