Vor gut zehn Jahren unterzeichneten Sinopec und Siemens den ersten Vertrag über die Automatisierung der Raffinerie Qingdao. Seitdem hat sich ihre Partnerschaft stetig weiterentwickelt – von der Installation eines modernen Prozessleitsystems über integriertes Engineering und integrierten Betrieb bis hin zu digitalen Lösungen. Gemeinsam entstand eine Anlage, die Maßstäbe für Qualität, Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit setzt.

Die zum Mineralölunternehmen Sinopec gehörende Qingdao Refining & Chemical ist Betreiber einer der größten Raffinerieanlagen Chi­nas. Die Anlage erstreckt sich über ein Areal von 2,65 km², verfügt über 22 Teilanlagen und hat eine Verarbeitungskapazität von 12 Mio. t Rohöl jährlich. Sie zeichnet sich durch Wirtschaftlichkeit in großem Maßstab, fortschrittliche Technologien, eine erstklassige Umweltbilanz und hohe Rentabilität aus.
Der Bau der Raffinerie Qingdao wurde 2006 begonnen; schon zwei Jahre später nahm die Anlage ihren Betrieb auf. Die Anlage sollte mit einer hochmodernen Automatisierungslösung ausgerüstet werden für maximale Effizienz bei minimalen Betriebskosten und einer herausragenden Produktqualität. Die Anbieter mussten nachweisen, dass ihr Angebot die Integration aller Prozess- und Systemebenen leisten würde, von der Feldinstrumentierung über die Prozessüberwachung und den Prozessbetrieb sowie die Netzwerk-/Internet und Datensicher­heit bis hin zur Bestandsführung und Instandhaltungsservices. Zudem sollte die angebotene Lösung skalierbar und erweiterbar sein, sodass auch der künftige technische Fortschritt berücksichtig werden könnte.

Redundanz, APC und Condition Monitoring steigern die Rentabilität
Siemens erhielt den Zuschlag aufgrund der einheitlichen Architektur des Prozessleitsystems Simatic PCS 7. Wichtig war auch die Flexibilität bei Erweiterungen, denn die Anlage ist mehrmals überarbeitet worden, um neue Funktionen und Systeme einzubinden. Das Prozessleitsystem mit Zugriff auf alle relevanten Anlagen- und Prozessdaten sorgt dafür, dass das Bedienpersonal jederzeit die volle Kontrolle über die Anlage hat. Die zentrale Leitwarte für die fünf Betriebsbereiche umfasst ca. 93 Bedienerstationen.
Im täglichen Betrieb kommt es für Sinopec vor allem auf die Verfügbarkeit an. Die Raffinerie ist in den letzten zehn Jahren ohne größeren Zwischenfall in Betrieb gewesen. Als einen Hauptgrund dafür betrachtet Sinopec das redundante Design des Prozessleitsystems in Verbindung mit robusten Komponenten und fortschrittlichen Funktionen für das Asset Management, die Diagnose und die vorbeugende Instandhaltung. In dieser Hinsicht bietet Simatic PCS 7 eine Reihe von spezifischen Leistungsmerkmalen, wie Sinopec-Ingenieur Liu Yan Chang erläutert: „Unsere Raffinerie ist eine typische Petrochemieanlage, die wir über einen langen Produktionszeitraum mit hoher Zuverlässigkeit und nie­drigen Ausfallraten fahren müssen. Auch das umfassende Portfolio und der hochwertige Service passen gut zu unseren Anforderungen. In der Schwefelrückgewinnungsanlage wurde z. B. eine modellprädiktive Regelung, Advanced Process Control (APC) von Siemens eingeführt. Dadurch konnten wir dort den Verbrauch von Brenngas senken und außerdem das Asset Management und die Alarmbehandlung verschlanken. Das tägliche Alarmaufkommen ist um 80 % zurückgegangen und das verbesserte Condition Monitoring durch PCS 7 hat die Früherkennung von eventuellen Geräteschäden und von kritischen Situationen erleichtert. Dieser Ansatz der vorbeugenden Wartung trägt zur Senkung der Instandhaltungskosten bei und hilft uns, Risiken und ungeplante Anlagenstillstände zu vermeiden.“

Mit Cyber-Sicherheit ins digitale Zeitalter
Anknüpfend an ihren Erfolg bei der Sinopec Raffinerie Qingdao haben Siemens und Sinopec ihre Zusammenarbeit mit einer Vereinbarung über eine strategische globale Partnerschaft nochmals vertieft. In Qingdao arbeiten Sinopec und Siemens bereits gemeinsam an der nächsten Stufe der Produktivität und Effizienz, wie Chen Xin, I&A Manager der Raffinerie Qingdao, erläutert: „Außer dem Prozessleitsystem nutzen wir ein breites Spektrum von Siemens-Produkten wie z. B. Stellungsregler, Schaltanlagen, Motoren, Online-Analysegeräte und viele weitere Systeme. In den vergangenen zehn Jahren haben wir unsere Systeme in mehrfacher Hinsicht aktualisiert, unter anderem im Hinblick auf Cyber-Sicherheit mit einer Defense-in-Depth-Sicherheitslösung zum Schutz gegen potenzielle Bedrohungen und Angriffe von außen. Im nächsten Schritt werden wir die neuesten digitalen Konzepte von Siemens für Engineering und operative Aspekte einführen, weil dieser Partner auch im Bereich Digitalisierung über ein hervorragendes Portfolio und Fachwissen verfügt.“
Siemens wird Sinopec eine integrierte Engineering- und Management-Plattform zur Verfügung stellen, in der das Prozessleitsystem PCS 7 mit der Simulationssoftware Simit bspw. Operator Training (OTS) oder die Wiederherstellung historischer Daten ermöglicht. Weitere Komponenten sind Comos für das integrierte Engineering von Neuanlagen und den integrierten Betrieb der Assets von Bestandsanlagen sowie Comos Walkinside für die 3D-Visualisierung. Damit kann Sinopec auf eine einheitliche Datenbasis und eine integrierte Plattform für das Asset Management zurückgreifen. In Form von Simit und Comos Walk­inside steht ein System für den virtuellen Betrieb von Maschinen und Anlagen zur Verfügung. Und nicht zuletzt wird Siemens eine innovative Lösung für die Big-Data-Analyse implementieren, um damit den Zustand der technischen Ausrüstung zu überwachen und die datengesteuerte vorausschauende Instandhaltung betriebswichtiger Assets zu unterstützen.

Prädiktive Überwachung von Assets mit EPA
Beim neuen Konzept der vorausschauenden technischen Analyse (Equipment Predictive Analysis, EPA) werden Anlagen- und Maschinendaten mit den aktuellsten Datenanalysefunktionen zusammengebracht. Zu diesem Zweck setzt Sinopec auf EPA, bei dem avancierte Funktionen wie maschinelles Lernen und visuelle Analytik zum Einsatz kommen. Bei EPA erhält Sinopec zentralen Zugriff auf alle relevanten Daten über einen Ausrüstungsgegenstand oder Anlagenbereich und kann sich über die flexible und intuitive Bedienoberfläche außerdem das Fachwissen und die Erfahrung seines Bedienpersonals zunutze machen. Anhand von historischen Daten und Korrelationen zwischen Messwertaufnehmern kann die App Informationen für eine Maschine oder Teilanlage generieren, analog den Erbinformationen in der DNA, die dann in einer Zustandsreferenzbibliothek (Status Reference Library) gespeichert werden. Die Daten werden anschließend zu prädiktiven Modellen verarbeitet, die die Feststellung von Unregelmäßigkeiten und die Risikobewertung erlauben und gleichzeitig Einblicke in den Anlagenzustand und mögliche Probleme bieten. Dies ermöglicht eine Entscheidungsunterstützung anhand der Wechselbeziehung von Echtzeitdaten und sicherheitskritisch auffälligen Situationen. Die App trägt so dazu bei, ungeplante Ausfallzeiten zu vermeiden und die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen.
Mit Datenanalyse in die Zukunft
Mit dem Einsatz der digitalen Lösungen zielt Sinopec nicht nur auf die Fortsetzung der erfolgreichen Partnerschaft mit Siemens, sondern auch auf die Weiterentwicklung eines bemerkenswerten Geschäfts­ergebnisses. Qingdao gehört zu den größten und renditestärk­sten „single-­train“ Raffinerien von Sinopec und ist ein Musterbeispiel für Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Kosteneffizienz. Aufbauend auf diesem soliden Fundament plant Sinopec den Einsatz von Digitalisierung und die Einführung modernster Datenanalyse-Technologien. Dabei kann sich das Unternehmen auf die bewährte Partnerschaft mit Siemens stützen und seine führende