سیستم زودهنگام هشدار كمپانی اسمارت سیگنال ایلینویز ایالات متحده آمریكا

فناوری جدید می تواند هنگام عملكرد نابهنجار دستگاهها در نیروگاهها, به شكلی سریع هشدار لازم را بدهد این گونه فناوری میتواند به كاهش افت و توقف های ناگزیر كمك كرده به این ترتیب كاركنان بتوانند مسایل كوچك را پیش از بروز مسایل بزرگتر حل كنند

فناوری جدید می تواند هنگام عملكرد نابهنجار دستگاهها در نیروگاهها، به شكلی سریع هشدار لازم را بدهد.این گونه فناوری میتواند به كاهش افت و توقف‌های ناگزیر كمك كرده به این ترتیب كاركنان بتوانند مسایل كوچك را پیش از بروز مسایل بزرگتر حل كنند.

عاملان تولید برق به شكلی راهبردی «مدیریت دارایی» را به كار میگیرند تا از این طریق كارایی 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 شدهاند زیرا در صورت از كارافتادن باعث خاموشی میشوند.

یك فناوری جدید كه گروه مشاوره ARC آن را مشاهده شرایط پیشبینی میخواند، خاموشی‌های اجباری و نوسان را از طریق هشدار زوردهنگام از كار افتادگی تجهیزات نیروگاه كاهش میدهد.

برخلاف تعمیرات پیشگیرانه كه تعمیر و نگهداری را برپایه آمار خاموشی برای یك كلاس از تجهیزات در زمان بخصوص توصیه میكند، این شیوه (مشاهده شرایط پیشبینی) با در نظر گرفتن ویژگیهای هر یك از تجهیزات، شرایط هشدار اولیه را ایجاد میكند. محصولات این شیوه نظیر ecM (مشاهده شرایط تجهیزات) شركت «اسمارت سیگنال» یك سیستم پیشرفته هشدار شرایط تحلیل برنده عملكرد دستگاهها (با توجه به ویژگیهای آن) یعنی هشدار نسبت به قرار گرفتن در وضعیت از كار افتادگی است كه برای تمام تجهیزات و انواع آن كاربرد دارد. در صنعت تولید برق سیستم «مشاهده شرایط پیشبینی» هشدار اولیه مربوط به خرابی توربینهای احتراقی، بخاری، پمپهای تغذیه آب بویلرها، پمپ‌های آب سردكن، پودر كنندههای ذغالسنگ و رسوبگیر الكترواستاتیك را دارد.

در این نوشته ابتدا فناوری سنتی با این سیستم مقایسه و تضادهای آن بیان میشود آنگاه فرایند پیادهسازی تشریح شده و بالاخره چگونگی استفاده از تكنولوژی پیشبینی «اسمارت سیگنال» بیان میشود كه در واقع سیستم هشدار زودهنگام استاتور كانال آب سرد ژنراتور ۷۵۰ مگاوات «وستینگهاوس» است. در یك تحلیل دادههای تاریخی این فناوری «مشاهده شرایط پیشبینی» ۴۰۰ ساعت هشدار زودهنگام را نشان میدهد.

●نو در برابر كهنه

در مقایسه تكنولوژی جدید با فناوری سنتی، ecM «اسمارت سیگنال» همانند اصل اول و الگوریتمهای شبكه 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 میكند.

مقایسه تكنولوژی ecM اسمارت سیگنال با فناوری سنتی نشان میدهد كه فناوری جدید به توصیف تكنولوژی پیشبینی كمك میكند. در سیستمهای سنتی مشاهده، سازنده محدودیتهایی برای سنسورهای بالایی و پایینی توصیه میكند كه برای جلوگیری از خسارت ناشی از قطع ماشین باید به كار گرفته شود. سازندگان، ورودیها را بر مبنای درك اصل اول پارامترهای طراحی تنظیم كردهاند. در مقابل سیستم ecM «اسمارت سیگنال»، به جای پارامترهای طراحی برای هر تكه دارای شماره سریال، ارزشهای سنسور عملكرد نرمال تجهیزات را به عنوان مدل برمیگزینند. به این شیوه نرمافزار به سرعت میتواند راه‌حلهای مشاهده گستره سازمان را بهتر از فناوریهای دیگری نظیر كاربردهای شبكه عصبی فعال كند.

EcM «اسمارت سیگنال» از دادههای تاریخی برای ساخت یك مدل شخصی، تجربی دامنه نرمال عملكرد دستگاهها استفاده میكند. این دو مفهوم «شخصی» و «تجربی» نقطه تمایز اصلی با سیستمهای قبلی هستند، شخصی به این دلیل كه مدل برای شماره سریال خاصی است و تجربی از آن رو كه مدل شما با استفاده از دادههای حقیقی دستگاه – نه جزییات دانش مهندسی موتور مورد نیاز برای این مرحله – طراحی شده است. این مدل تجربی دارای شماره سریال عملكرد نرمال دستگاهها برای هر یك از سنسورها در زمان بلادرنگ برآوردی به دست میدهد كه مبتنی بر ارزشهای همبسته سنسورهاست. این نرمافزار ارزشهای حقیقی سنسور را با ارزش برآوردی سنسور مقایسه میكند، تغییرات عمده اما ظریف را وارسی میكند. این تغییرات كه پسماند خوانده میشود پایهای برای هشدار در هنگام شرایط غیرنرمال تجهیزات است.

●عكس فوری

از دیدگاه فرآیندی، ecM كار خود را با جمعآوری فوری ارزشهای سنسور كه مدل ecM را میسازد، آغاز میكنند. در مرحله بعد ecM به طور خودكار مدل تجربی از عملكرد نرمال را با این دادههای آماری فوری ایجاد میكند. مدل تجربی ecM در زمان بلادرنگ – برخلاف سایر تكنیكهای مشاهده – ارزشی تخمینی برای هر سنسور ایجاد میكند كه در واقع مشخصه عملیات نرمال است. همان گونه كه قبلاً ذكر شد، برآورد هر سنسور نه فقط مبتنی بر تاریخچه آن بلكه با توجه به چگونگی تعامل سنسور با سایر ارزش‌سنسورهای دیگر انجام میشود.

نتیجه، مدلی تجربی مبتنی بر دادههای هر یك از اموال است. آنگاه در زمان بلادرنگ، نرمافزار به شكلی موثر، با كسر كردن ارزشهای تخمینی از ارزشیهای حقیقی، آثار عملیات در حالت نرمال را برمیدارد تا پسماندها را ایجاد كند. اگر دستگاه در حالت نرمال كار كند، پسماند حاصله باید بسیار كم باشد و به حدود صفر برسد.

اشكالات دستگاه به شكل میله یا روند پسماند نشان داده میشود. EcM با استفاده از تكنیك ثبت شده آماری، پسماندها را مقایسه میكند. اگر انحراف عمدهای یافته شود، بنابراین آشكار خواهد شد كه دستگاه در حالت غیرنرمال كار میكند و ecM هشدار را صادر میكند. این هشدار به موتور آسیبشناسی مقررات خورانده میشود كه الگوی هشدارها را تحلیل میكند تا آشكار شود این الگو شناخته شده یا اگر مبتنی بر معیارهای از پیش تثبیت شده باشد به یك قلم در «واچ لیست» رانده شده و یا یك تحلیلگر را آگاه میسازند این معیارها هنگام نصب مترولوژی اسمارت استارت تنظیم میشود) اطلاعات درباره حادثه مجدداً به بانك اطلاعاتی ecM خورانده شده و تمام اطلاعات میتواند به سیستم كنترل یا به سیستم CMMS/EAM برگردانده شود.

●مورد تاریخی اصلی ژنراتور

ژنراتور یكی از كلیدیترین اجزا ایستگاههای تولید برق است و تحلیل زیر مشاهده ژنراتور ۷۵۰ مگاوات ecM اسمارت سیگنال را تشریح میكند و ۴۰۰ ساعت هشدار اولیه را در توپك كانال خنككننده - كه منجر به قطع ناگزیر برای پاكسازی كانالهای خنككننده توپكگذاری شده – ارائه میدهد.

مهندسان میتوانند شماری فرایندهای گروهی سنسورها را، با مرور فركانسهای حالت قطع، ارزش حالت قطع و دسترسی به سنسورها، توسعه دهند. هر مدل حالات اصلی از كارافتادگی ناشی از قطع یا افت را وارسی میكند. هر هشدار نسبت به از كار افتادن اولیه فرصتی را برای ایستگاههای تولید فراهم میآورد تا تعمیرات و نگهداری را زمانبندی كرده یا در خاموشیها و از كارافتادگیهای اجباری و تحمیلی با استفاده از فرصت تعمیرات را انجام دهند و یا ابزاری را برای شناسایی مساله تعبیه كنند.«اسمارت سیگنال» برای تامین اطلاعات باارزش و قابل كار، عملكرد ژنراتور رابه چهار قسمت اصلی بخش میكند.

●مدل خنك‌كننده استاتور ژنراتور

مدل خنك‌كننده استاتور گرمای ژنراتور ناشی از بار، حرارت آبخنك كننده و آب جریانی را میكاهد. انحراف بین درجه حرارت دشارژ (تخلیه) واقعی و تخمینی استاتور و فشار آب خنككننده مشخص میكند كه تغییری در تعادل گرمای ژنراتور ایجاد شده است. مهمترین حالت از كارافتادگی ناشی از تغییر در این تعادل در توپك كانال خنككننده دیده میشود. در درازمدت كاهش عایقها میتواند توصیفكننده انحراف از تعادل گرما باشد.

●مدل خنك‌كننده روتور ژنراتور

مدل خنك‌كننده روتور گرمایش روتور به دلیل تغییر جریان هیدروژن، حرارت هیدروژن و فشار هیدورژن را تصحیح میكند. انحراف بین برآورد مدل و واقعیت میتواند فزونی تولید گرما، مشكل در سیستم جریان هیدروژن یا سیستم خنككننده آب هیدروژن را مشخص كند.

‌●مدل عملكرد مكانیكی ژنراتور

مدل مكانیكی 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 مكانیكی عوامل گردشی، مسایل روغن كاری یا سایش یاتاقان است.

●مدل حرارتی و عملكرد استارتر

مدل استارتر جریان آن و ولتاژ و حرارت استارتر برای بار ژنراتور عادی میسازد. تغییر در جریان و ولتاژ برآوردی میتواند نشانه زوال مكانیكی باشد.

●مدلهای ژنراتور

هر مدل حالات شكست‌های اصلی را كه منجر به خاموشی تحمیلی یا كاهش 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 كردن مساله به فوریت فراهم میكند. این كاربرد وضعیتی راتوصیف میكند كه در آن توپك مدل خنككننده استاتور ژنراتور به ۴۰۰ ساعت نزدیك میشود كه این پیش از زمان از كار انداختن اجباری برای برداشتن مواد توپك است. برای این مطالعه موردی، باید گفت كه هشدار اولیه مربوط به از كار افتادگی، هزینه تعمیرات را به میزان حدود ۷۵۰۰۰ دلار – به شرط تكمیل برنامه تعمیرات و نگهداری – كاهش میدهد. غیر از این با زمانبندی تعمیرات در زمان پیك تولید، كارخانه برق از ضرر ۳۶۰۰۰ مگاوات ساعت پیك به ارزش تقریبی ۷۶۰۰۰ دلار یا رقم ۵ دلار برای هر مگاوات ساعت غیر پیك جلوگیری میكند.

بر پایه كلی،مباحثات با كارشناسان تجهیزات ژنراتور در شماری از كارخانه‌های برق ما را به این جمعبندی رساند كه ارزش سالانه هشدار زودهنگام با چهار مدل پیشگفته تعمیرات به حدود ۷۶۰۰۰ دلار (كاهش هزینه) میرسد.

●توصیف یافته‌ها

مدل خنك‌كننده استاتور ژنراتور ecM «اسمارت سیگنال» - كار خود را با نشان دادن انحراف عمده آماری در پمپ مكنده آب خنك‌كننده استاتور و كاهش فشار در نسبت جریان دایمی آب خنككننده آغاز میكند. باقیمانده منفی بر شاخص‌های مربوط به مكنده و كاهش فشار ظاهر شده و نشان میدهد حتی اگر جریان و سرمایش به حد كافی شود به زودی پمپ از ظرفیت خود تهی خواهد شد.

نمودار دیگری وجود دارد كه انحراف بین ارزش برآوردی واقعی فشارهای اصلی را - از جمله جریان آب خنككننده از سیستم خنك‌كننده استاتور – نشان میدهد و زمان اولین انحراف آماری عمده را مشخص میسازد. غلظت در نهایت انتقال گرما را محدود میكند و در نتیجه كارخانه مجبور به تعطیل در زمانی بعد میشود تا كانال خنككننده را تمیز كند. كارخانه زمانی به موضوع توجه كرده كه شیر كنترل جریان ۱۰۰ درصد باز شده است. حتی با حداكثر 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 كنند.

●واكنش به هشدار زودهنگام

اگر ایستگاه فرضی تولید از فناوری پیشبینی در طول زمان مورد نظر استفاده كرده بود. قادر به انجام یك رشته عملیات برای كسب ارزش از سیستم هشدار زود هنگام میشد. نخست آن كه میتوانستند با پیشبینی و تمیز كردن سیستم از خاموشی در زمان پیك پرهیز كنند. قطع ناگزیر در زمان پیك باعث كاهش درآمد و افزایش گرفتاریها میشود . یك احتمال دیگر تمیزكاری شیمیایی Online است. شماری تلاشها انجام شده تا تكنیكهای كاهش مقیاس تعطیلی و از كار افتادن (موقت)را عرضه كند. با توجه به هزینه روال و ارزش تولید اضافی، یك گزینه حفظ و نگهداری میتواند هزینه‌های مربوط به این مساله را بكاهد.

تاثیر مالی خاموشی ناگزیر به میزان ۳۶۰۰۰ مگاوات ساعت پیك و غیرپیك درآمد را به میزان ۷۵۰۰۰ دلار كاهش میدهد. با پرهیز از بستن (و تعطیلی ناگزیر) تاثیر درآمد كسب نشده با هزینه‌های فزاینده تعمیرات دوچندان میشود.

مشاهده شرایط پیشبینی نظیر سیستم eMc “ اسمارت سیگنال” فناوری جدیدی است كه هشدار اولیه زودهنگام عملكرد نابهنجار دستگاهها را ارایه میدهد كه این كار میتواند سبب كاهش تعطیلی اجباری و افزایش توان كاركنان در حل مسایل كوچك ـ پیش از تبدیل به مسالهای عمده ـ شود. توانمندی مشاهده چندوجهی حالات عملیاتی و OEM و نوع تجهیزات، تعادل تجهیزات و وارسی حالات دشوار از كارافتادگی از مزایای این سیستم است.

“اسمارت سیگنال” به شكلی مؤثر انحرافات سیستم خنك‌كننده استاتور ژنراتور را هشدار میدهد كه برای شركت برق بسیار باارزش است. ژنراتور ۷۵۰ مگاوات مورد مطالعه، نشان داد با استفاده از این تكنولوژی میتوان به ۷۵۰۰۰ دلار صرفه‌جویی و با ۴۰۰ ساعت هشدار زودهنگام به كاهش هزینه‌ها و افزایش تولید در زمان پیك دست پیدا كرد.