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Plant 2010 conference
100 TPO100 TPO급급 LNG LNG 공정의공정의
2010 12 172010 12 17
RAM RAM 성능성능 평가와평가와 개선개선
2010. 12. 172010. 12. 17
발표자발표자: : 이이 홍홍 철철
한국건설기술연구원한국건설기술연구원
1제로 카본 그린홈 개발 1
발표내용발표내용발표내용발표내용
RAM & Design
M h d l f RAM E l i & IMethodology of RAM Evaluation & Improvement
Standalone RAM evaluation tool & Verification
RAM efficiency improvement
Integrated Design Solution for LNG plant
RAM ?
Reliability
The ability of an item to perform a required function, under given environmental and i l di i d f d i d f i SO8 02operational conditions and for a stated period of time [ISO8402]
Availability
f fThe ability of an item (under combined aspects of its reliability, maintainability, and maintenance support) to perform its required function at a stated instant of time or over a stated period of time [BS4778]
Maintainability
The ability of an item, under stated conditions of use, to be retained in, or restored to, a i hi h i f i i d f i h i i f d dstate in which it can perform its required functions, when maintenance is performed under
stated conditions and using prescribed procedures and resources [BS 4778]
3가스플랜트사업단 1핵심과제
PLANT design & RAM
개념설계(FEED)
기본설계 상세설계 제작 상업운전
상세설계 변경최소화
정량/정성분석설계 반영
사고/고장저감/방지
위험요소 확인
안전성 확인
위험요소 확인
안전성 확인
최소화
화재, 폭발해석
피해분석
화재, 폭발해석
피해분석
설계 반영
화재, 폭발
충돌
화재, 폭발
충돌
저감/방지
위험도평가(QRA)
생산가용도 분석
안전 시스템
신뢰도 해석
위험도평가(QRA)
생산가용도 분석
안전 시스템
신뢰도 해석
낙하물 피해
유해가스 확산
낮은 생산성
위험한 작업환경
낙하물 피해
유해가스 확산
낮은 생산성
위험한 작업환경신뢰도 해석신뢰도 해석 위험한 작업환경위험한 작업환경
생산가용도의 중요성
Predict the future performance System criticality analysis (생산량 감소에 영향이 큰 아이템 분석)O i i i f i i k & h ldi i
생산가용도의 중요성
4가스플랜트사업단 1핵심과제
Optimization of preventive maintenance tasks & spare holding requirements
System performance
5가스플랜트사업단 1핵심과제
Method of production availability evaluation
Analytical solution
Cut-Set (FTA, Fault Tree Analysis)k d i li bili l k i
Analytical method
Network Reduction (Reliability Block Diagram)Markov Process
Si l i
Block diagram
Simulation
Monte-Carlo SimulationPetri-Net Simulation Fault / Event tree
프로세스 상태를 예측하기 위해 다양한 가상 조합 (Random event) 발생
Monte-Carlo simulation(상용코드)
FMEA/FMECA
6가스플랜트사업단 1핵심과제
Methodology of RAM improvement
RAM 평가도구
단위요소 RAM 정량화
공정/시스템 RAM 정량화
RAM 평가지수
– Reliability
→ Availability (ex. MTTR)
→ Life cycle performance→ Life cycle performance
→ Production efficiency
→ Construction cost
→ Operation cost
→ Benefit
Critical failure
RAM 개선 mechanism
RAM 평가 Vs. 성능목표
성능개선
– 장치류 개선 (ex. critical failure 개선)
– 공정 구성 개선 (ex serial process → parallel process)공정 구성 개선 (ex. serial process → parallel process)
– 신공정 적용 (ex. KOGAS LNG process)
개선 공정 피드백 & RAM 평가
지능형 RAM 기반 LNG 플랜트 공정 최적화
7가스플랜트사업단 1핵심과제
Detail of RAM evaluation
efficiencyActualtimeoperationPotential
timeoperationActualtyAvailabili ×= %100
yreliabilitReR
efficiencyPotentialefficiencyActualefficiencyroductionP
t=
×=
−
:
%100
λ
MTBF
hourstimemissionthourperfailuresrateHazardantconst
yreliabilitR
=1
)(:)(:
:λ
MTTRMTBFMTBFtyAvailabili
failuresbetweentimemeanMTBF
MTBF
+=
=
:λ
TMTBMMTBMtyavailabililOperationa
repairtotimemeanMTTRMTTRMTBF
MMD+=
+:
productionAchievedefficiencyroductionP
timedownntenancemaimeanTtenancemainbetweentimemeanMTBM
MMD
=
::
8가스플랜트사업단 1핵심과제
productionPotentialff y
Detail of RAM evaluation
RR
RR
n
i
n
iS
)1(1
1=
∏
∏=
ionconfiguratparallelwithyRaliabilitRionconfiguratserieswithyRaliabilitR
RR
P
S
ii
P
::
)1(11
−−= ∏=
Multi lifecycle simulation(진행중)Monte-Carlo SimulationPetri-Net Simulation
9가스플랜트사업단 1핵심과제
Object of RAM evaluation
C3MR process(TB t-1)
In-take facility
liquefaction process
Fractionation process
MR refrigeration process
C3 refrigeration process
N2 removal process
적용범위
주요 프로세스
장치류장치류
배관류, 밸브류 제외
센서류, 센서류 제외
10가스플랜트사업단 1핵심과제
설계사의 요청으로 배포자료 내 대상 프로세스 유사사례로 대체함
Standalone RAM evaluation tool
기초 DBOREDA 2002부존자료 유사 장치류 DB 준용
Failure modeCritical failureDegraded failureDegraded failureIncipient failure Non-critical failure
Availability : 95.14%Intake facility : 99.46%liquefaction process : 99.28%F i i 99 51%Fractionation process : 99.51%MR refrigeration process : 98.52%C3 refrigeration process : 98.97%N2 removal process : 99 53N2 removal process : 99.53C2 storage : 99.99C3 storage : 99.77%
11가스플랜트사업단 1핵심과제
Verification of RAM evaluation tool
RAM 평가모듈 검증 (MAROS)RAM 평가모듈 (stand alone)
Summary
Test Bed Train 1(100 tones/day)
배관, 밸브, 센서류 배제
Critical fail 상태만 고려
배관, 밸브, 센서류 배제
Critical fail 상태만 고려Test Bed Train-1(100 tones/day)
Stand Alone Static RAM 평가모델
상용툴과 오차 2.3% 이내 (MAROS)
Compressor 등에서 Max Critical
Critical fail 상태만 고려
비정상적 장치류 손상 모델링 배제
Analytical solution
Critical fail 상태만 고려장비성능저하, 부분손상 등 반영가능
징비교체 주기, 유지보수정책 반영
가능
시뮬레이션 결과((100회) 통계처리Compressor 등에서 Max. Critical
Failure 발생
OREDA Handbook 유사 DB 활용
LNG liquefaction network diagram of MAROSLNG liquefaction network diagram of MAROS
시뮬레이션 결과((100회) 통계처리
장치별 Reliability DB 부재
유사 활용
장치류(Main HX 등) DB 부족
(부품모델 수명평가 등 보완)
Future
Multi lifecycle simulation
WEB 기반 통합설계환경에 통합
TB train-1 세부모듈 RAM 반영
TB train-1 장치류 RAM DB 보완
MAROS RAMMAROS RAM 평가평가 resultresult
가스플랜트사업단 1핵심과제 12
Stand alone Static RAM Stand alone Static RAM 평가평가 SHEETSHEETMAROS RAM MAROS RAM 평가평가 resultresult
Case study of RAM evaluation (MAROS)
가스플랜트사업단 1핵심과제 13
Case study of RAM evaluation (MAROS)
가스플랜트사업단 1핵심과제 14
Case study of RAM evaluation (MAROS)
가스플랜트사업단 1핵심과제 15
Case study of RAM evaluation (MAROS)
가스플랜트사업단 1핵심과제 16
RAM efficiency improvement
Summary
Critical Fail 발생 장치류 분석
Production Efficiency 1.5% 변동
개선대상
N2, MR, C3 compressor
개선요소
기본공정y
Compressor 분석
Series → parallel config.
기본 액화공정 개선
기본공정 (반영 없음)
공정구성(가정)
– 1*100% compressor
→ 3*50% compressor`
장치류 개선
RAM report 한계
P i l
장치성능 (반영 없음)
Process, equipment, valve,
pipe, sensor, contorl module
제한적 적용
TB 용량 제한으로TB 용량 제한으로
system 다변성 반영 미비
상용급 scale-up 모델의 경우
적용 한계 극복 가능
Production efficiency 개선 ( 94.924% → 96.424% )
적용 한계 극복 가능
Future
지능형 최적화 모듈 개발Compressor의 critical failure 해소
가스플랜트사업단 1핵심과제 17
지능형 최적화 모듈 개발p 의 해소
Integrated Design Solution for LNG plant
LPMSLPMS--RAMSRAMS
Design management systemDesign management system RAM & RBIRAM & RBI EDBEDB
LNG RAMLNG RAMDesign reviewDesign review Cad data managementCad data management LNG RBILNG RBI
Quantitative RBIQuantitative RBIIntegrity assessmentIntegrity assessment Property managementProperty management Qualitative RBIQualitative RBI SemiSemi--quantitative RBIquantitative RBI
가스플랜트사업단 1핵심과제 18
Document managementDocument management http://idms.skku.ac.kr/lpms-rams