PZP v Dambořiciach disponuje technológiami na svetovej úrovni

V roku 1996 boli položené základy prvého stabilného piliera skupiny KKCG – oblasti Oil & Gas. Skupina KKCG získala akcionársky podiel v Moravských naftových doloch (MND), ktorých tradícia sa datuje od roku 1913. Vďaka miliardovým investíciám do nových technológií a nových prieskumných a ťažobných metód sa nové MND stali jednou z najdynamickejšie sa rozvíjajúcich skupín v oblasti ropy a plynu v strednej a východnej Európe. MND Group sa v súčasnosti venuje štyrom oblastiam – ťažbe a prieskumu, vrtným službám, skladovaniu plynu a obchodu. V rámci našej odbornej reportáže sme navštívili jednu z dcérskych spoločností MND Group – Moravia Gas Storage, a. s., ktorá je spoločným podnikom skupiny MND a ruského Gaspromu a prevádzkuje podzemný zásobník plynu v Dambořiciach. Ten bol vybudovaný na najväčšom ropnom ložisku v Českej republike, ktoré už bolo vyčerpané.

„Podzemný zásobník plynu (PZP) Dambořice, ktorý bol do komerčnej prevádzky spustený v júli minulého roku, je vybavený najmodernejšími riadiacimi a bezpečnostnými systémami, vďaka ktorým sa radí medzi najmodernejšie a najbezpečnejšie PZP na svete,“ konštatuje na úvod nášho stretnutia Petr Zajíček, vedúci prevádzky PZP Dambořice. Kľúčové technologické uzly sú vzhľadom na svoje umiestnenie v prostredí s nebezpečenstvom výbuchu zabezpečené na úrovni SIL2. Samozrejmosťou je inštalácia podpovrchových bezpečnostných ventilov na všetkých prevádzkových vrtoch a aplikácia programov kontrolujúcich integritu vrtov, potrubných rozvodov a povrchovej technológie. „Pri výstavbe PZP boli použité najmodernejšie technológie – najmä kompresorové jednotky na vrcholnej svetovej úrovni,“ dodáva s hrdosťou P. Zajíček. V areáli PZP Dambořice sa nachádzajú meracia a kompresorová stanica, technológia sušenia plynu, technický dispečing a pomocné technológie – zálohový napájací zdroj, plynová kotolňa a pod..

Hlavné parametre a kapacita PZP

Tento rok by sa prevádzkový objem na vtláčanie a ťažbu plynu mal pohybovať na úrovni 170 mil.Nm³ a postupne do roku 2020 by sa mala táto hodnota zvyšovať na plánovanú kapacitu 448 mil.Nm³.

Slovenský inžiniering

Spracovaním projektovej dokumentácie bola ako generálny projektant poverená firma Tebodin Czech Republic, s. r. o. Spracovanie realizačnej projektovej dokumentácie v rozsahu meranie, regulácia, riadiace systémy okrem kompresorovne a technológie sušenia, spracovanie štúdie HAZOP, inštaláciu a oživenie vybraných častí merania a regulácie, riadiacich systémov PLC a SCADA a ich programovanie a riadenie komplexných skúšok zabezpečila slovenská inžinierska spoločnosť ART-Ex, s. r. o., ktorá má s technológiami na prepravu a uskladnenie plynu dlhoročné skúsenosti. „Najväčšou výzvou v tomto projekte bol z nášho pohľadu výber správnej technológie merania vyšších uhľovodíkov v plyne a celkový návrh bezpečnostného riadiaceho systému v súlade s aktuálnymi legislatívnymi požiadavkami. To sa nám aj vďaka najmodernejším technológiám merania, regulácie a riadenia, ktoré sme pri návrhu využili, podarilo,“ konštatuje Ing. Juraj Bízik, konateľ ART-Ex, s. r. o. Spolupráca s investorom bola podľa J. Bízika aj vzhľadom na dlhoročnú spoluprácu medzi MND Group, Moravia Gas Storage, a. s., a ART-Ex, s. r. o., a kompetentnosť a technickú zdatnosť pracovníkov PZP Dambořice až nadštandardná.

Skladovanie plynu

Plyn sa skladuje v podzemných plynonosných vrstvách (ložisko) prepojených so zemským povrchom jedenástimi vtlačno-ťažobnými sondami cez tzv. produkčný kríž. „Technológia sondy je vybavená bezpečnostnými uzávermi (podpovrchovým a nadpovrchovým), horizontálnym separátorom na odlúčenie voľnej kvapaliny strhnutej prúdom plynu pri ťažbe z ložiska a reguláciou prietoku plynu (obojsmerná meracia trať) na základe údajov z prevádzkových meraní v režimoch vtláčanie a ťažba. „Aby sa zamedzilo tvorbe hydrátov, je sonda vybavená nástrekom etanolu a nádržou na skladovanie odlúčenej kvapaliny,“ vysvetľuje J. Bízik.

Zber údajov a riadenie sondy zabezpečuje riadiaci systém Allen-Bradley ControlLogix od spoločnosti Rockwell Automation prislúchajúci danej ploche, na ktorú môže byť zaústených niekoľko sond. Riadiace systémy z jednotlivých plôch sú navzájom prepojené pomocou ethernetu a optickým spojením pripojené do spoločného uzla, kde údaje spracúva nadradený systém SCADA. Okrem PLC z jednotlivých plôch sú do systému SCADA pripojené aj ďalšie riadiace systémy, napr. z kompresorovne, technológie sušenia, regulačnej stanice plynu, kotolne.

Meracia stanica

Meracia stanica (MS) je vstupným a zároveň výstupným objektom celého PZP Dambořice. Od vstupných armatúr pripojovacieho plynovodu prechádza plyn potrubným dvorom MS. Plyn pri obidvoch režimoch – zatláčanie do zásobníka, resp. ťažba zo zásobníka – prechádza samotnou technológiou MS vždy jedným smerom. Na vstupe technológie MS sú dva filtrové separátory. Každý z nich je navrhnutý na 100 % kapacity výkonu PZP. Cez tieto separátory, ktoré dokážu zachytiť vysoké množstvo nečistôt, tuhých a kvapalných látok, vstupuje plyn na vstupný kolektor meracích radov. Tri meracie trate sú usporiadané paralelne, každá trať je osadená dvomi turbínovými plynomermi, pričom prvé v poradí je obchodné a druhé kontrolné. Prietok meracím radom je regulovaný armatúrou s elektrickým servopohonom. Za meracími radmi plyn vstupuje do výstupného kolektora, z ktorého je cez potrubný dvor MS smerovaný do technológie PZP (režim vtláčania) alebo do pripájacieho plynovodu (režim ťažba).

Na výstupe technológie MS je umiestnený kontinuálny odber vzorky prúdiaceho plynu na procesnú analýzu. Zloženie plynu a rosný bod uhľovodíkov je analyzovaný procesnými plynovými chromatografmi od spoločnosti Emerson Process Management. Množstvo pretečeného plynu a jeho spalné teplo sa vypočítava v prepočítavačoch prietoku, do ktorých sú pripojené vstupy z turbínových plynomerov a chromatografu, určeného na meranie zloženia plynu a energetickej hodnoty/spalného tepla. Ďalšími sledovanými parametrami zemného plynu sú:

• rosný bod vody,
• obsah kyslíka v zemnom plyne,
• hustota/relatívna hustota zemného plynu.

Celý systém obchodného merania (turbíny, prepočítavače prietoku, chromatograf, prevodník tlaku a teploty) je metrologicky overený. Všetky hodnoty fakturačných meraní sa navyše ukladajú na samostatné databázové servery.

Kompresorová stanica

V rámci technológie vtláčania sú v PZP Dambořice nainštalované tri totožné kompresorové agregáty, určené na zatláčanie zemného plynu do podzemných horninových štruktúr. Pohonnou jednotkou je šestnásťvalcový plynový motor CAT G 3616 s maximálnym výkonom 3,5 MW. Z pohľadu emisií sú tieto motory vybavené trojcestnými katalyzátormi na zníženie obsahu škodlivín vypúšťaných do ovzdušia. Kompresorové agregáty sú vybavené systémom HydroCom na plynulú reguláciu výkonu v rozsahu 50 – 100 %.
Z pohľadu bezpečnosti je kompresorová stanica vybavená detektormi plynu a protipožiarnym systémom, ktorý v prípade úniku plynu alebo v prípade požiaru automaticky odstaví a odtlakuje všetky tri agregáty. „Nebezpečný plyn je vďaka uvedeným systémom rýchle odvedený z priestoru budovy preč,“ konštatuje P. Zajíček.

Technológia sušenia plynu

Úlohou tejto technológie je úprava plynu dopravovaného pri režime ťažby plynu zo sond do plynovodnej siete. Technológia pracuje na princípe nízkoteplotného sušenia plynu, t. j. kondenzáciou a odvádzania nežiaducich látok z plynu, pričom sa využíva tzv. Joulov-Thomsonov efekt, keď dochádza k ochladeniu plynu pri jeho expanzii na tlakovom regulačnom ventile. Cieľom úpravy je dodržanie rosných bodov uhľovodíkov a vody v plyne na výstupe v súlade s normatívnymi požiadavkami na distribúciu plynu.

Samotná technológia sa skladá z dvoch identických jednotiek. Každá má prietokovú kapacitu 1 – 4 mil.Nm3 plynu za deň pri vstupnom tlaku od cca 7,7 až do 16,3 MPa, a to podľa aktuálneho tlaku v ložisku. Každá linka sa skladá zo šiestich nosných rámov obsahujúcich príslušné technologické aparáty, armatúry, potrubné prístroje a zariadenia merania a regulácie a káblové rozvody. O elektrické napájanie, automatickú prevádzku, monitoring prevádzkových veličín a bezpečnosť prevádzky sa starajú pomocné a ovládacie systémy nainštalované v rozvádzačoch v miestnosti rozvádzačov. Celý technologický proces sušenia možno sledovať a ovládať diaľkovo prostredníctvom operátorského pracoviska na technickom dispečingu.

Správa prevádzkových meracích prístrojov

S ohľadom na stále sa zvyšujúcu zložitosť a inteligentnosť meracích prístrojov a akčných členov, ako aj s cieľom zabezpečenia aktuálneho prehľadu o ich kondícii bol v rámci PZP nainštalovaný systém na správu podnikových technických prostriedkov AMS (Asset Management Suite) od spoločnosti Emerson Process Management. Prevádzkové zariadenia sú vybavené komunikačným protokolom HART a cez multiplexory sú pripojené do systému AMS. Operátor má tak možnosť upravovať napr. kalibračný rozsah meracích prístrojov, príp. pri zložitejších zariadeniach (napr. radarových snímačoch výšky hladiny pri horizontálnych a vertikálnych separátoroch) priebežne nastavovať parametre, čo je potrebné vzhľadom na meniace sa parametre zemného plynu. Nasadenie AMS zlepšilo dostupnosť technológie, minimalizovalo výskyt neočakávaných odstávok a zefektívnilo aj výkon údržby či nákup a skladovanie náhradných dielov.

Bezpečnostný riadiaci systém

Dôležitým nástrojom na bezpečné a spoľahlivé riadenie PZP Dambořice je bezpečnostný riadiaci systém (BRS) Allen-Bradley ControlLogix vo vyhotovení SIL2 od spoločnosti Rockwell Automation. „Technický dispečing je vybavený havarijnými panelmi bezpečnostného riadiaceho systému, ktorý slúži na monitorovanie a riadenie technológie v prípade kritických stavov, keď nebude možné zabezpečiť riadenie prostredníctvom systému SCADA,“ vysvetľuje J. Bízik. Jeden havarijný panel je umiestnený priamo na dispečingu a druhý v rozvádzači bezpečnostného riadiaceho systému. Zdvojenie havarijných panelov plní úlohu zvýšenia bezpečnosti a na druhej strane zaisťuje komfort obsluhy pri nábehu celého strediska.

Technický dispečing

Hlavnou úlohou technického dispečingu je zabezpečenie riadenia bezpečnej a spoľahlivej prevádzky zásobníka plynu v nepretržitej prevádzke 24/7 tak, aby sa podarilo splniť všetky zmluvné požiadavky zákazníkov. Chod technológie je úplne automatický. Nadradený systém SCADA od spoločnosti Citect, ktorý je nasadený v redundantnom usporiadaní (dva identické servery v režime Hot-standby), vykonáva zber informácií zo všetkých častí technológie, spracúva ich a po vyhodnotení posiela na úroveň operátorov. Operátor vydáva príkazy (napr. hodinové množstvo vtláčaného plynu) a následne systém SCADA pomocou prednastavených sekvencií a algoritmov riadenia aktivuje jednotlivé akčné členy v technológii. Na hlavnom veľkoplošnom paneli s rozmermi 2 x 5 m je v reálnom čase zobrazený celkový prehľad všetkých technologických celkov – meracie stanice Brumovice a Dambořice, kompresorovňa, technológia sušenia plynu a prevádzkové sondy.

Na jednotlivých operátorských pracoviskách (celkovo štyroch) sa sledujú detaily jednotlivých častí technológie, ako aj údaje z elektronického požiarneho systému, zo systému na detekciu plynu, ako aj z kamerového systému ochrany areálu a jednotlivých plôch sond. V systéme Citect Historian sa priebežne ukladajú prevádzkové údaje, ktoré možno na požiadanie sprístupniť aj jednotlivým odberateľom.

Ochrana pred účinkami blesku a prepätia

Vzhľadom na to, že PZP Dambořice je priestor s potenciálnym nebezpečenstvom výbuchu, bolo potrebné dodržať všetky legislatívne požiadavky na ochranu pred účinkami blesku a prepätia. „V tejto súvislosti sme pomocou výpočtov a princípov valivej gule realizovali oddialený bleskozvodný systém, pri ktorom nedochádza k zavlečeniu bleskových prúdov do vnútra technológií a k zariadeniam, napr. kovovým armatúram alebo elektrickým zariadeniam. K vyrovnaniu potenciálov medzi kovovými zariadeniami a vlastnou ochranou pred bleskom dochádza až na úrovni zeme,“ vysvetľuje koncepciu riešenia Michal Martiňák, energetik, revízny technik elektro spoločnosti MND Gas Storage, a. s. Vonkajšia ochrana je riešená čiastočne pomocou teleskopických stožiarov s výškou 22 m – ide hlavne o miesta, kde nebolo možné inštalovať klasickú zachytávaciu sústavu. Na ostatných objektoch bola vytvorená oddialená zachytávacia sústava pomocou vodičov HVI. Na všetkých napájacích sieťach, či už ide o vonkajšie napájacie siete, alebo rozvody vnútri areálu (silové, MaR), sú nainštalované zvodiče bleskových prúdov triedy I. Vzhľadom na to, že ide o systém koordinovanej ochrany, pre najcitlivejšie prístroje sú nainštalované zvodiče triedy II. Zároveň medzi zariadeniami MaR a riadiacimi systémami sú nainštalované aj prepäťové ochrany.

Na obvodoch MaR sú použité zvodiče bleskových prúdov od spoločnosti DEHN+SÖHNE GmbH typového radu Blitzductor. „Vzhľadom na ich veľké množstvo by ich fyzická kontrola bola nerealizovateľná. Preto sú tieto zvodiče vybavené online riadením pomocou modulu LifeCheck, ktoré majú spätnú väzbu do riadiaceho systému,“ dopĺňa M. Martiňák. Operátor na technickom dispečingu má tak prehľad o tom, či na niektorom zvodiči nie je nejaký problém.

Certifikácia

„Cieľom Moravia Gas Storage, a. s., v tomto roku je získanie certifikátov kvality pre PZP Dambořice podľa noriem ISO 9001, 14001 a OHSAS 18001, ktoré budú dôležitým míľnikom nielen pre samotných akcionárov, ale aj pre zákazníkov a odberateľov z pohľadu preukázania dosahovanej kvality, bezpečnosti a ochrany životného prostredia.“ ozrejmuje na záver našej návštevy ciele do najbližšieho obdobia P. Zajíček. 

Ďakujeme spoločnosti MND Group a Moravia Gas Storage, a. s., za možnosť realizácie reportáže, Petrovi Zajíčkovi, Michalovi Martinákovi, Ing. Jurajovi Bízikovi a Ing. Jozefovi Prevajovi za pos­kytnuté technické informácie.