مهدی الکترونیک

فناوري جديد مي تواند هنگام عملكرد نابهنجار دستگاهها در نيروگاهها، به شكلي سريع هشدار لازم را بدهد.
اين گونه فناوري ميتواند به كاهش افت و توقفهاي ناگزير كمك كرده به اين ترتيب كاركنان بتوانند مسايل كوچك را پيش از بروز مسايل بزرگتر حل كنند.
عاملان توليد برق به شكلي راهبردي «مديريت دارايي» را به كار ميگيرند تا از اين طريق كارايي فرايند را بهبود بخشند و نرخ برگشت دارايي (ROA) را افزايش دهند. داراييهاي پرارزشي مثل بويلرها، توربينها، ژنراتورها و سيستمهاي الحاقي هدف اصلي مديريت دارايي شده اند زيرا در صورت از كارافتادن باعث خاموشي ميشوند.
يك فناوري جديد كه گروه مشاوره ARC آن را مشاهده شرايط پيش بيني ميخواند، خاموشيهاي اجباري و نوسان را از طريق هشدار زورد هنگام از كار افتادگي تجهيزات نيروگاه كاهش ميدهد.
برخلاف تعميرات پيشگيرانه كه تعمير و نگهداري را برپايه آمار خاموشي براي يك كلاس از تجهيزات در زمان بخصوص توصيه ميكند، اين شيوه (مشاهده شرايط پيش بيني) با در نظر گرفتن ويژگيهاي هر يك از تجهيزات، شرايط هشدار اوليه را ايجاد ميكند. محصولات اين شيوه نظير ecM (مشاهده شرايط تجهيزات) شركت «اسمارت سيگنال» يك سيستم پيشرفته هشدار شرايط تحليل برنده عملكرد دستگاهها (با توجه به ويژگيهاي آن) يعني هشدار نسبت به قرار گرفتن در وضعيت از كار افتادگي است كه براي تمام تجهيزات و انواع آن كاربرد دارد. در صنعت توليد برق سيستم «مشاهده شرايط پيش بيني» هشدار اوليه مربوط به خرابي توربينهاي احتراقي، بخاري، پمپهاي تغذيه آب بويلرها، پمپ هاي آب سردكن، پودر كننده هاي ذغال سنگ و رسوبگير الكترواستاتيك را دارد.
در اين نوشته ابتدا فناوري سنتي با اين سيستم مقايسه و تضادهاي آن بيان ميشود آنگاه فرايند پياده سازي تشريح شده و بالاخره چگونگي استفاده از تكنولوژي پيشبيني «اسمارت سيگنال» بيان ميشود كه در واقع سيستم هشدار زود هنگام استاتور كانال آب سرد ژنراتور 750 مگاوات «وستينگهاوس» است. در يك تحليل داده هاي تاريخي اين فناوري «مشاهده شرايط پيشبيني» 400 ساعت هشدار زود هنگام را نشان ميدهد.
نو در برابر كهنه
در مقايسه تكنولوژي جديد با فناوري سنتي، ecM «اسمارت سيگنال» همانند اصل اول و الگوريتم هاي شبكه عصبي، پيشرفتهاي عمدهاي را نظير مشاهده چند وجهي حالتهاي عملياتي دستگاه (نظير شرايط باربخشي)، تحليل چند گانه تجهيزات و انواع OEM را به دست داده شماره سريال مدلهاي خاص را ايجاد ميكند.
مقايسه تكنولوژي ecM اسمارت سيگنال با فناوري سنتي نشان ميدهد كه فناوري جديد به توصيف تكنولوژي پيشبيني كمك ميكند. در سيستمهاي سنتي مشاهده، سازنده محدوديتهايي براي سنسورهاي بالايي و پاييني توصيه ميكند كه براي جلوگيري از خسارت ناشي از قطع ماشين بايد به كار گرفته شود. سازندگان، وروديها را بر مبناي درك اصل اول پارامترهاي طراحي تنظيم كرده اند. در مقابل سيستم ecM «اسمارت سيگنال»، به جاي پارامترهاي طراحي براي هر تكه داراي شماره سريال، ارزشهاي سنسور عملكرد نرمال تجهيزات را به عنوان مدل برميگزينند. به اين شيوه نرم افزار به سرعت ميتواند راه حلهاي مشاهده گستره سازمان را بهتر از فناوريهاي ديگري نظير كاربردهاي شبكه عصبي فعال كند.
EcM «اسمارت سيگنال» از داده هاي تاريخي براي ساخت يك مدل شخصي، تجربي دامنه نرمال عملكرد دستگاهها استفاده ميكند. اين دو مفهوم «شخصي» و «تجربي» نقطه تمايز اصلي با سيستمهاي قبلي هستند، شخصي به اين دليل كه مدل براي شماره سريال خاصي است و تجربي از آن رو كه مدل شما با استفاده از داده هاي حقيقي دستگاه – نه جزييات دانش مهندسي موتور مورد نياز براي اين مرحله – طراحي شده است. اين مدل تجربي داراي شماره سريال عملكرد نرمال دستگاهها براي هر يك از سنسورها در زمان بلادرنگ برآوردي به دست ميدهد كه مبتني بر ارزشهاي همبسته سنسورهاست. اين نرم افزار ارزشهاي حقيقي سنسور را با ارزش برآوردي سنسور مقايسه ميكند، تغييرات عمده اما ظريف را وارسي ميكند. اين تغييرات كه پسماند خوانده ميشود پايه اي براي هشدار در هنگام شرايط غيرنرمال تجهيزات است.
عكس فوري
از ديدگاه فرآيندي، ecM كار خود را با جمع آوري فوري ارزشهاي سنسور كه مدل ecM را ميسازد، آغاز ميكنند. در مرحله بعد ecM به طور خودكار مدل تجربي از عملكرد نرمال را با اين داده هاي آماري فوري ايجاد ميكند. مدل تجربي ecM در زمان بلادرنگ – برخلاف ساير تكنيكهاي مشاهده – ارزشي تخميني براي هر سنسور ايجاد ميكند كه در واقع مشخصه عمليات نرمال است. همان گونه كه قبلاً ذكر شد، برآورد هر سنسور نه فقط مبتني بر تاريخچه آن بلكه با توجه به چگونگي تعامل سنسور با ساير ارزش سنسورهاي ديگر انجام ميشود.
نتيجه، مدلي تجربي مبتني بر دادههاي هر يك از اموال است. آنگاه در زمان بلادرنگ، نرمافزار به شكلي موثر، با كسر كردن ارزشهاي تخميني از ارزشيهاي حقيقي، آثار عمليات در حالت نرمال را برميدارد تا پسماندها را ايجاد كند. اگر دستگاه در حالت نرمال كار كند، پسماند حاصله بايد بسيار كم باشد و به حدود صفر برسد.
اشكالات دستگاه به شكل ميله يا روند پسماند نشان داده ميشود. EcM با استفاده از تكنيك ثبت شده آماري، پسماندها را مقايسه ميكند. اگر انحراف عمدهاي يافته شود، بنابر اين آشكار خواهد شد كه دستگاه در حالت غيرنرمال كار ميكند و ecM هشدار را صادر ميكند. اين هشدار به موتور آسيب شناسي مقررات خورانده ميشود كه الگوي هشدارها را تحليل ميكند تا آشكار شود اين الگو شناخته شده يا اگر مبتني بر معيارهاي از پيش تثبيت شده باشد به يك قلم در «واچ ليست» رانده شده و يا يك تحليلگر را آگاه ميسازند اين معيارها هنگام نصب مترولوژي اسمارت استارت تنظيم ميشود) اطلاعات درباره حادثه مجدداً به بانك اطلاعاتي ecM خورانده شده و تمام اطلاعات ميتواند به سيستم كنترل يا به سيستم CMMS/EAM برگردانده شود.
مورد تاريخي اصلي ژنراتور
ژنراتور يكي از كليدي ترين اجزا ايستگاههاي توليد برق است و تحليل زير مشاهده ژنراتور 750 مگاوات ecM اسمارت سيگنال را تشريح ميكند و 400 ساعت هشدار اوليه را در توپك كانال خنك كننده - كه منجر به قطع ناگزير براي پاكسازي كانالهاي خنك كننده توپك گذاري شده – ارائه ميدهد.
مهندسان ميتوانند شماري فرايندهاي گروهي سنسورها را، با مرور فركانسهاي حالت قطع، ارزش حالت قطع و دسترسي به سنسورها، توسعه دهند. هر مدل حالات اصلي از كار افتادگي ناشي از قطع يا افت را وارسي ميكند. هر هشدار نسبت به از كار افتادن اوليه فرصتي را براي ايستگاههاي توليد فراهم ميآورد تا تعميرات و نگهداري را زمانبندي كرده يا در خاموشيها و از كار افتادگيهاي اجباري و تحميلي با استفاده از فرصت تعميرات را انجام دهند و يا ابزاري را براي شناسايي مساله تعبيه كنند.
«اسمارت سيگنال» براي تامين اطلاعات باارزش و قابل كار، عملكرد ژنراتور رابه چهار قسمت اصلي بخش ميكند.
مدل خنك كننده استاتور ژنراتور
مدل خنك كننده استاتور گرماي ژنراتور ناشي از بار، حرارت آب خنك كننده و آب جرياني را ميكاهد. انحراف بين درجه حرارت دشارژ (تخليه) واقعي و تخميني استاتور و فشار آب خنك كننده مشخص ميكند كه تغييري در تعادل گرماي ژنراتور ايجاد شده است. مهمترين حالت از كار افتادگي ناشي از تغيير در اين تعادل در توپك كانال خنك كننده ديده ميشود. در دراز مدت كاهش عايقها ميتواند توصيف كننده انحراف از تعادل گرما باشد.
مدل خنك كننده روتور ژنراتور
مدل خنك كننده روتور گرمايش روتور به دليل تغيير جريان هيدروژن، حرارت هيدروژن و فشار هيدورژن را تصحيح ميكند. انحراف بين برآورد مدل و واقعيت ميتواند فزوني توليد گرما، مشكل در سيستم جريان هيدروژن يا سيستم خنك كننده آب هيدروژن را مشخص كند.
مدل عملكرد مكانيكي ژنراتور
مدل مكانيكي ژنراتور به حرارت و نوسان ياتاقان و نوسان خم برگشتي تقيسم اصلي با بار ژنراتور است. انحراف از رابطه بار نرمال نشان دهنده حالتهاي احتمالي خرابي مثل خرابي مكانيكي عوامل گردشي، مسايل روغن كاري يا سايش ياتاقان است.
مدل حرارتي و عملكرد استارتر
مدل استارتر جريان آن و ولتاژ و حرارت استارتر براي بار ژنراتور عادي ميسازد. تغيير در جريان و ولتاژ برآوردي ميتواند نشانه زوال مكانيكي باشد.
مدلهاي ژنراتور
هر مدل حالات شكستهاي اصلي را كه منجر به خاموشي تحميلي يا كاهش ميشود مورد وارسي قرار ميدهد. هر هشدار اوليه خرابي فرصت را براي ايستگاههاي توليد در جهت برنامه زمانبندي تعميرات خاموشي، تعميرات در هنگام خاموشي تحميلي يا ابزاري براي نشان كردن مساله به فوريت فراهم ميكند. اين كاربرد وضعيتي را توصيف ميكند كه در آن توپك مدل خنك كننده استاتور ژنراتور به 400 ساعت نزديك ميشود كه اين پيش از زمان از كار انداختن اجباري براي برداشتن مواد توپك است. براي اين مطالعه موردي، بايد گفت كه هشدار اوليه مربوط به از كار افتادگي، هزينه تعميرات را به ميزان حدود 75000 دلار – به شرط تكميل برنامه تعميرات و نگهداري – كاهش ميدهد. غير از اين با زمانبندي تعميرات در زمان پيك توليد، كارخانه برق از ضرر 36000 مگاوات ساعت پيك به ارزش تقريبي 76000 دلار يا رقم 5 دلار براي هر مگاوات ساعت غير پيك جلوگيري ميكند.
بر پايه كلي،مباحثات با كارشناسان تجهيزات ژنراتور در شماري از كارخانه هاي برق ما را به اين جمع بندي رساند كه ارزش سالانه هشدار زود هنگام با چهار مدل پيشگفته تعميرات به حدود 76000 دلار (كاهش هزينه) ميرسد.
توصيف يافته ها
مدل خنككننده استاتور ژنراتور ecM «اسمارت سيگنال» - كار خود را با نشان دادن انحراف عمده آماري در پمپ مكنده آب خنك كننده استاتور و كاهش فشار در نسبت جريان دايمي آب خنك كننده آغاز ميكند. باقيمانده منفي بر شاخصهاي مربوط به مكنده و كاهش فشار ظاهر شده و نشان ميدهد حتي اگر جريان و سرمايش به حد كافي شود به زودي پمپ از ظرفيت خود تهي خواهد شد.
نمودار ديگري وجود دارد كه انحراف بين ارزش برآوردي واقعي فشارهاي اصلي را - از جمله جريان آب خنك كننده از سيستم خنك كننده استاتور – نشان ميدهد و زمان اولين انحراف آماري عمده را مشخص ميسازد. غلظت در نهايت انتقال گرما را محدود ميكند و در نتيجه كارخانه مجبور به تعطيل در زماني بعد ميشود تا كانال خنك كننده را تميز كند. كارخانه زماني به موضوع توجه كرده كه شير كنترل جريان 100 درصد باز شده است. حتي با حداكثر خروجي پمپ، اين غلظتها باعث محدوديت حرارتي شده است. نيروگاه فرضي ناگزير به خاموشي تحميلي تن در ميدهد تا سيستم را تميز و سيستم فشار نرمال را دوباره برقرار كنند.
واكنش به هشدار زود هنگام اگر ايستگاه فرضي توليد از فناوري پيش بيني در طول زمان مورد نظر استفاده كرده بود. قادر به انجام يك رشته عمليات براي كسب ارزش از سيستم هشدار زود هنگام ميشد. نخست آن كه ميتوانستند با پيش بيني و تميز كردن سيستم از خاموشي در زمان پيك پرهيز كنند. قطع ناگزير در زمان پيك باعث كاهش درآمد و افزايش گرفتاريها ميشود . يك احتمال ديگر تميزكاري شيميايي Online است. شماري تلاشها انجام شده تا تكنيكهاي كاهش مقياس تعطيلي و از كار افتادن (موقت)را عرضه كند. با توجه به هزينه روال و ارزش توليد اضافي، يك گزينه حفظ و نگهداري ميتواند هزينه هاي مربوط به اين مساله را بكاهد.
تاثير مالي خاموشي ناگزير به ميزان 36000 مگاوات ساعت پيك و غيرپيك درآمد را به ميزان 75000 دلار كاهش ميدهد. با پرهيز از بستن (و تعطيلي ناگزير) تاثير درآمد كسب نشده با هزينه هاي فزاينده تعميرات دو چندان ميشود.
مشاهده شرايط پيشبيني نظير سيستم eMc “ اسمارت سيگنال” فناوري جديدي است كه هشدار اوليه زودهنگام عملكرد نابهنجار دستگاهها را ارايه ميدهد كه اين كار ميتواند سبب كاهش تعطيلي اجباري و افزايش توان كاركنان در حل مسايل كوچك ـ پيش از تبديل به مسايل عمده ـ شود. توانمندي مشاهده چندوجهي حالات عملياتي و OEM و نوع تجهيزات، تعادل تجهيزات و وارسي حالات دشوار از كارافتادگي از مزاياي اين سيستم است.
“اسمارت سيگنال” به شكلي مؤثر انحرافات سيستم خنك كننده استاتور ژنراتور را هشدار ميدهد كه براي شركت برق بسيار باارزش است. ژنراتور 750 مگاوات مورد مطالعه، نشان داد با استفاده از اين تكنولوژي ميتوان به 75000 دلار صرفهجويي و با 400 ساعت هشدار زودهنگام به كاهش هزينه ها و افزايش توليد در زمان پيك دست پيدا كرد.