سیستم زودهنگام هشدار کمپانی اسمارت سیگنال: ایلینویز ایالات متحده آمریکا

فناوری جدید می تواند هنگام عملکرد نابهنجار دستگاهها در نیروگاهها، به شکلی سریع هشدار لازم را بدهد.این گونه فناوری میتواند به کاهش افت و توقفهای ناگزیر کمک کرده به این ترتیب کارکنان بتوانند مسایل کوچک را پیش از بروز مسایل بزرگتر حل کنند.عاملان تولید برق به شکلی راهبردی «مدیریت دارایی» را به کار میگیرند تا از این طریق کارایی فرایند را بهبود بخشند و نرخ برگشت دارایی (ROA) را افزایش دهند. داراییهای پرارزشی مثل بویلرها، توربینها، ژنراتورها و سیستمهای الحاقی هدف اصلی مدیریت دارایی شده اند زیرا در صورت از کارافتادن باعث خاموشی میشوند.یک فناوری جدید که گروه مشاوره ARC آن را مشاهده شرایط پیش بینی میخواند، خاموشیهای اجباری و نوسان را از طریق هشدار زورد هنگام از کار افتادگی تجهیزات نیروگاه کاهش میدهد.برخلاف تعمیرات پیشگیرانه که تعمیر و نگهداری را برپایه آمار خاموشی برای یک کلاس از تجهیزات در زمان بخصوص توصیه میکند، این شیوه (مشاهده شرایط پیش بینی) با در نظر گرفتن ویژگیهای هر یک از تجهیزات، شرایط هشدار اولیه را ایجاد میکند. محصولات این شیوه نظیر ecM (مشاهده شرایط تجهیزات) شرکت «اسمارت سیگنال» یک سیستم پیشرفته هشدار شرایط تحلیل برنده عملکرد دستگاهها (با توجه به ویژگیهای آن) یعنی هشدار نسبت به قرار گرفتن در وضعیت از کار افتادگی است که برای تمام تجهیزات و انواع آن کاربرد دارد. در صنعت تولید برق سیستم «مشاهده شرایط پیش بینی» هشدار اولیه مربوط به خرابی توربینهای احتراقی، بخاری، پمپهای تغذیه آب بویلرها، پمپ های آب سردکن، پودر کننده های ذغال سنگ و رسوبگیر الکترواستاتیک را دارد.در این نوشته ابتدا فناوری سنتی با این سیستم مقایسه و تضادهای آن بیان میشود آنگاه فرایند پیاده سازی تشریح شده و بالاخره چگونگی استفاده از تکنولوژی پیشبینی «اسمارت سیگنال» بیان میشود که در واقع سیستم هشدار زود هنگام استاتور کانال آب سرد ژنراتور ۷۵۰ مگاوات «وستینگهاوس» است. در یک تحلیل داده های تاریخی این فناوری «مشاهده شرایط پیشبینی» ۴۰۰ ساعت هشدار زود هنگام را نشان میدهد.
●نو در برابر کهنه
در مقایسه تکنولوژی جدید با فناوری سنتی، ecM «اسمارت سیگنال» همانند اصل اول و الگوریتم های شبکه عصبی، پیشرفتهای عمدهای را نظیر مشاهده چند وجهی حالتهای عملیاتی دستگاه (نظیر شرایط باربخشی)، تحلیل چند گانه تجهیزات و انواع OEM را به دست داده شماره سریال مدلهای خاص را ایجاد میکند.مقایسه تکنولوژی ecM اسمارت سیگنال با فناوری سنتی نشان میدهد که فناوری جدید به توصیف تکنولوژی پیشبینی کمک میکند. در سیستمهای سنتی مشاهده، سازنده محدودیتهایی برای سنسورهای بالایی و پایینی توصیه میکند که برای جلوگیری از خسارت ناشی از قطع ماشین باید به کار گرفته شود. سازندگان، ورودیها را بر مبنای درک اصل اول پارامترهای طراحی تنظیم کرده اند. در مقابل سیستم ecM «اسمارت سیگنال»، به جای پارامترهای طراحی برای هر تکه دارای شماره سریال، ارزشهای سنسور عملکرد نرمال تجهیزات را به عنوان مدل برمیگزینند. به این شیوه نرم افزار به سرعت میتواند راه حلهای مشاهده گستره سازمان را بهتر از فناوریهای دیگری نظیر کاربردهای شبکه عصبی فعال کند.EcM «اسمارت سیگنال» از داده های تاریخی برای ساخت یک مدل شخصی، تجربی دامنه نرمال عملکرد دستگاهها استفاده میکند. این دو مفهوم «شخصی» و «تجربی» نقطه تمایز اصلی با سیستمهای قبلی هستند، شخصی به این دلیل که مدل برای شماره سریال خاصی است و تجربی از آن رو که مدل شما با استفاده از داده های حقیقی دستگاه – نه جزییات دانش مهندسی موتور مورد نیاز برای این مرحله – طراحی شده است. این مدل تجربی دارای شماره سریال عملکرد نرمال دستگاهها برای هر یک از سنسورها در زمان بلادرنگ برآوردی به دست میدهد که مبتنی بر ارزشهای همبسته سنسورهاست. این نرم افزار ارزشهای حقیقی سنسور را با ارزش برآوردی سنسور مقایسه میکند، تغییرات عمده اما ظریف را وارسی میکند. این تغییرات که پسماند خوانده میشود پایه ای برای هشدار در هنگام شرایط غیرنرمال تجهیزات است.
●عکس فوری
از دیدگاه فرآیندی، ecM کار خود را با جمع آوری فوری ارزشهای سنسور که مدل ecM را میسازد، آغاز میکنند. در مرحله بعد ecM به طور خودکار مدل تجربی از عملکرد نرمال را با این داده های آماری فوری ایجاد میکند. مدل تجربی ecM در زمان بلادرنگ – برخلاف سایر تکنیکهای مشاهده – ارزشی تخمینی برای هر سنسور ایجاد میکند که در واقع مشخصه عملیات نرمال است. همان گونه که قبلاً ذکر شد، برآورد هر سنسور نه فقط مبتنی بر تاریخچه آن بلکه با توجه به چگونگی تعامل سنسور با سایر ارزش سنسورهای دیگر انجام میشود.نتیجه، مدلی تجربی مبتنی بر دادههای هر یک از اموال است. آنگاه در زمان بلادرنگ، نرمافزار به شکلی موثر، با کسر کردن ارزشهای تخمینی از ارزشیهای حقیقی، آثار عملیات در حالت نرمال را برمیدارد تا پسماندها را ایجاد کند. اگر دستگاه در حالت نرمال کار کند، پسماند حاصله باید بسیار کم باشد و به حدود صفر برسد.اشکالات دستگاه به شکل میله یا روند پسماند نشان داده میشود. EcM با استفاده از تکنیک ثبت شده آماری، پسماندها را مقایسه میکند. اگر انحراف عمدهای یافته شود، بنابر این آشکار خواهد شد که دستگاه در حالت غیرنرمال کار میکند و ecM هشدار را صادر میکند. این هشدار به موتور آسیب شناسی مقررات خورانده میشود که الگوی هشدارها را تحلیل میکند تا آشکار شود این الگو شناخته شده یا اگر مبتنی بر معیارهای از پیش تثبیت شده باشد به یک قلم در «واچ لیست» رانده شده و یا یک تحلیلگر را آگاه میسازند این معیارها هنگام نصب مترولوژی اسمارت استارت تنظیم میشود) اطلاعات درباره حادثه مجدداً به بانک اطلاعاتی ecM خورانده شده و تمام اطلاعات میتواند به سیستم کنترل یا به سیستم CMMS/EAM برگردانده شود.
●مورد تاریخی اصلی ژنراتور
ژنراتور یکی از کلیدی ترین اجزا ایستگاههای تولید برق است و تحلیل زیر مشاهده ژنراتور ۷۵۰ مگاوات ecM اسمارت سیگنال را تشریح میکند و ۴۰۰ ساعت هشدار اولیه را در توپک کانال خنک کننده - که منجر به قطع ناگزیر برای پاکسازی کانالهای خنک کننده توپک گذاری شده – ارائه میدهد.مهندسان میتوانند شماری فرایندهای گروهی سنسورها را، با مرور فرکانسهای حالت قطع، ارزش حالت قطع و دسترسی به سنسورها، توسعه دهند. هر مدل حالات اصلی از کار افتادگی ناشی از قطع یا افت را وارسی میکند. هر هشدار نسبت به از کار افتادن اولیه فرصتی را برای ایستگاههای تولید فراهم میآورد تا تعمیرات و نگهداری را زمانبندی کرده یا در خاموشیها و از کار افتادگیهای اجباری و تحمیلی با استفاده از فرصت تعمیرات را انجام دهند و یا ابزاری را برای شناسایی مساله تعبیه کنند.«اسمارت سیگنال» برای تامین اطلاعات باارزش و قابل کار، عملکرد ژنراتور رابه چهار قسمت اصلی بخش میکند.
●مدل خنک کننده استاتور ژنراتور
مدل خنک کننده استاتور گرمای ژنراتور ناشی از بار، حرارت آب خنک کننده و آب جریانی را میکاهد. انحراف بین درجه حرارت دشارژ (تخلیه) واقعی و تخمینی استاتور و فشار آب خنک کننده مشخص میکند که تغییری در تعادل گرمای ژنراتور ایجاد شده است. مهمترین حالت از کار افتادگی ناشی از تغییر در این تعادل در توپک کانال خنک کننده دیده میشود. در دراز مدت کاهش عایقها میتواند توصیف کننده انحراف از تعادل گرما باشد.
●مدل خنک کننده روتور ژنراتور
مدل خنک کننده روتور گرمایش روتور به دلیل تغییر جریان هیدروژن، حرارت هیدروژن و فشار هیدورژن را تصحیح میکند. انحراف بین برآورد مدل و واقعیت میتواند فزونی تولید گرما، مشکل در سیستم جریان هیدروژن یا سیستم خنک کننده آب هیدروژن را مشخص کند.
●مدل عملکرد مکانیکی ژنراتور
مدل مکانیکی ژنراتور به حرارت و نوسان یاتاقان و نوسان خم برگشتی تقیسم اصلی با بار ژنراتور است. انحراف از رابطه بار نرمال نشان دهنده حالتهای احتمالی خرابی مثل خرابی مکانیکی عوامل گردشی، مسایل روغن کاری یا سایش یاتاقان است.
●مدل حرارتی و عملکرد استارتر
مدل استارتر جریان آن و ولتاژ و حرارت استارتر برای بار ژنراتور عادی میسازد. تغییر در جریان و ولتاژ برآوردی میتواند نشانه زوال مکانیکی باشد.
●مدلهای ژنراتور
هر مدل حالات شکستهای اصلی را که منجر به خاموشی تحمیلی یا کاهش میشود مورد وارسی قرار میدهد. هر هشدار اولیه خرابی فرصت را برای ایستگاههای تولید در جهت برنامه زمانبندی تعمیرات خاموشی، تعمیرات در هنگام خاموشی تحمیلی یا ابزاری برای نشان کردن مساله به فوریت فراهم میکند. این کاربرد وضعیتی را توصیف میکند که در آن توپک مدل خنک کننده استاتور ژنراتور به ۴۰۰ ساعت نزدیک میشود که این پیش از زمان از کار انداختن اجباری برای برداشتن مواد توپک است. برای این مطالعه موردی، باید گفت که هشدار اولیه مربوط به از کار افتادگی، هزینه تعمیرات را به میزان حدود ۷۵۰۰۰ دلار – به شرط تکمیل برنامه تعمیرات و نگهداری – کاهش میدهد. غیر از این با زمانبندی تعمیرات در زمان پیک تولید، کارخانه برق از ضرر ۳۶۰۰۰ مگاوات ساعت پیک به ارزش تقریبی ۷۶۰۰۰ دلار یا رقم ۵ دلار برای هر مگاوات ساعت غیر پیک جلوگیری میکند.بر پایه کلی،مباحثات با کارشناسان تجهیزات ژنراتور در شماری از کارخانه های برق ما را به این جمع بندی رساند که ارزش سالانه هشدار زود هنگام با چهار مدل پیشگفته تعمیرات به حدود ۷۶۰۰۰ دلار (کاهش هزینه) میرسد.
●توصیف یافته ها
مدل خنک کننده استاتور ژنراتور ecM «اسمارت سیگنال» - کار خود را با نشان دادن انحراف عمده آماری در پمپ مکنده آب خنک کننده استاتور و کاهش فشار در نسبت جریان دایمی آب خنک کننده آغاز میکند. باقیمانده منفی بر شاخصهای مربوط به مکنده و کاهش فشار ظاهر شده و نشان میدهد حتی اگر جریان و سرمایش به حد کافی شود به زودی پمپ از ظرفیت خود تهی خواهد شد.نمودار دیگری وجود دارد که انحراف بین ارزش برآوردی واقعی فشارهای اصلی را - از جمله جریان آب خنک کننده از سیستم خنک کننده استاتور – نشان میدهد و زمان اولین انحراف آماری عمده را مشخص میسازد. غلظت در نهایت انتقال گرما را محدود میکند و در نتیجه کارخانه مجبور به تعطیل در زمانی بعد میشود تا کانال خنک کننده را تمیز کند. کارخانه زمانی به موضوع توجه کرده که شیر کنترل جریان ۱۰۰ درصد باز شده است. حتی با حداکثر خروجی پمپ، این غلظتها باعث محدودیت حرارتی شده است. نیروگاه فرضی ناگزیر به خاموشی تحمیلی تن در میدهد تا سیستم را تمیز و سیستم فشار نرمال را دوباره برقرار کنند.واکنش به هشدار زود هنگام اگر ایستگاه فرضی تولید از فناوری پیش بینی در طول زمان مورد نظر استفاده کرده بود. قادر به انجام یک رشته عملیات برای کسب ارزش از سیستم هشدار زود هنگام میشد. نخست آن که میتوانستند با پیش بینی و تمیز کردن سیستم از خاموشی در زمان پیک پرهیز کنند. قطع ناگزیر در زمان پیک باعث کاهش درآمد و افزایش گرفتاریها میشود . یک احتمال دیگر تمیزکاری شیمیایی Online است. شماری تلاشها انجام شده تا تکنیکهای کاهش مقیاس تعطیلی و از کار افتادن (موقت)را عرضه کند. با توجه به هزینه روال و ارزش تولید اضافی، یک گزینه حفظ و نگهداری میتواند هزینه های مربوط به این مساله را بکاهد.تاثیر مالی خاموشی ناگزیر به میزان ۳۶۰۰۰ مگاوات ساعت پیک و غیرپیک درآمد را به میزان ۷۵۰۰۰ دلار کاهش میدهد. با پرهیز از بستن (و تعطیلی ناگزیر) تاثیر درآمد کسب نشده با هزینه های فزاینده تعمیرات دو چندان میشود.
مشاهده شرایط پیشبینی نظیر سیستم eMc “ اسمارت سیگنال” فناوری جدیدی است که هشدار اولیه زودهنگام عملکرد نابهنجار دستگاهها را ارایه میدهد که این کار میتواند سبب کاهش تعطیلی اجباری و افزایش توان کارکنان در حل مسایل کوچک ـ پیش از تبدیل به مسایل عمده ـ شود. توانمندی مشاهده چندوجهی حالات عملیاتی و OEM و نوع تجهیزات، تعادل تجهیزات و وارسی حالات دشوار از کارافتادگی از مزایای این سیستم است.“اسمارت سیگنال” به شکلی مؤثر انحرافات سیستم خنک کننده استاتور ژنراتور را هشدار میدهد که برای شرکت برق بسیار باارزش است. ژنراتور ۷۵۰ مگاوات مورد مطالعه، نشان داد با استفاده از این تکنولوژی میتوان به ۷۵۰۰۰ دلار صرفهجویی و با ۴۰۰ ساعت هشدار زودهنگام به کاهش هزینه ها و افزایش تولید در زمان پیک دست پیدا کرد.
بولتن بین الملل سازمان توانیر

منبع : پایگاه اطلاع رسانی وزارت نیرو