Утилита извлекает выгоду из мониторинга состояния, обновления системы управления

В этом году По данным Международного энергетического агентства (МЭА), Соединенные Штаты будут потреблять около 3,3 тераватт - чуть больше 20 процентов энергии, потребляемой во всем мире. Глобальное потребление энергии растет и может удвоиться к 2050 году, согласно прогнозам МЭА, из-за роста мирового населения и повышения уровня жизни в развивающихся странах. Поскольку потребление электроэнергии продолжает расти, а электросети работают на пределе возможностей, коммунальные компании ищут дополнительные средства производства электроэнергии, чтобы обеспечить адекватное удовлетворение спроса.

Для крупного южного коммунального предприятия, которое вырабатывает электроэнергию для около 600 000 розничных и оптовых клиентов, анализ ранее применявшихся методов помогает улучшить производство электроэнергии сейчас и на долгие годы.

Коммунальное предприятие очистило парк неиспользуемых газотурбинных двигателей внутреннего сгорания и захотело их модернизировать для выработки резервной электроэнергии в периоды пикового энергопотребления. Задачей по замене систем контроля старения на двигателях была компания HPI LLC, разработчик проекта, специализирующийся на модернизации систем управления газовыми и паровыми турбинами, компрессорами и системами механического привода. HPI со штаб-квартирой в Хьюстоне открыла свои двери в 2002 году и с тех пор построила более 70 различных моделей газовых турбин для более чем 20 производителей. Компания разрабатывает, собирает, тестирует и комплектует системы замены с использованием высокоскоростных современных программируемых контроллеров .

Контроллер ControlLogix и модули XM обеспечивают надежность и улучшенное управление турбиной.

Задача
Когда заказчик решил обновить четыре турбогенератора General Electric MS5001 (Frame 5), он хотел, чтобы двигатели были готовы к работе как можно быстрее. Основным препятствием была устаревшая система управления двигателями.

Помимо устаревшей технологии управления и устаревшей проводки, существующая система управления остро нуждалась в обновленном мониторинге состояния и защите от вибрации. Контроллер газотурбинного двигателя обеспечивает запуск и остановку турбины по запросу, а системы контроля состояния и защиты помогают двигателю работать безопасно и эффективно.

Отказ контроллера или защиты система на газовой турбине - дорогое и опасное дело. Существующая система защиты от вибрации на предприятии состояла из комбинации системы General Electric Speedtronic и системы вибрации и мониторинга Bently Nevada 3300. Чтобы сократить расходы, заказчик хотел сохранить существующие датчики вибрации General Electric, но поскольку система мониторинга и вибрации Bently не могла напрямую взаимодействовать с существующими датчиками, HPI было необходимо изучить другие решения.

Помимо системы мониторинга состояния и вибрации, HPI потребовалось обновить еще одну критически важную схему защиты - систему защиты от превышения скорости. В ситуациях модернизации заказчики HPI обычно имеют устаревшую или гидравлическую систему защиты от превышения скорости, что затрудняет тестирование и обслуживание системы. Так было с проектом Южного энергокомпании, и HPI требовалась надежная и простая в обслуживании система замены.

«Если бы защита от превышения скорости вышла из строя, скорее всего, весь агрегат был бы разрушен, - сказал Уилрайт. «Для такого клиента это означало бы миллионы долларов на покупку нового устройства и месяцы, если не целый год, чтобы снова заработать».

Решения
Поставляла HPI стандартизированная цифровая система управления для коммунального предприятия, предлагающая повышенную надежность, расширенные возможности управления турбиной и диагностической информации, а также возможности удаленного запуска.

Успех новой системы основан на использовании дополнительного управления, сети и технологии визуализации - ядро ​​интегрированной архитектуры Rockwell Automation. Разработанная для облегчения интеграции предприятия, система управления производством и информацией Integrated Architecture состоит из платформы Logix Control Platform и интегрированного производственного и производственного пакета FactoryTalk.

Использование программируемого контроллера автоматизации Allen-Bradley ControlLogix (PAC) , Сети ControlNet и EtherNet / IP и программное обеспечение человеко-машинного интерфейса FactoryTalk View SE (HMI), заказчик имеет единую систему управления турбиной. Это выражается в тесной координации действий и улучшенном обмене информацией.

HPI выбрала ControlLogix из-за его способности интегрировать полный спектр дисциплин автоматизации, включая дискретное управление, управление движением, управление процессами, пакетную обработку, системы привода и безопасность с помощью единая среда разработки и единый открытый протокол связи.

«Раньше мы покупали отдельные контроллеры и соединяли их вместе, но контроллер Rockwell Automation Logix позволяет нам предоставлять готовые решения, выходящие за рамки простого газа. - сказал Джерри Уилрайт, вице-президент HPI по техническим вопросам.

Еще одним важным преимуществом замены для заказчика стала сетевая схема и решение для визуализации. HPI объединила в сеть модули ввода-вывода Allen-Bradley FLEX с медными и оптоволоконными сетями ControlNet и EtherNet / IP с использованием модулей 1756-ENTB и 1756-CNB. Используя эту сетевую схему, они создали удаленный установленный на панели PAC, который включает цифровые, аналоговые и температурные модули ввода-вывода FLEX. Чтобы сократить объем необходимой проводки на месте, все клеммы, предохранители, реле и кабелепроводы были предварительно установлены в субпанелях.

Используя сети ControlNet и EtherNet / IP, заказчик воспользовался преимуществами встроенной связи ControlLogix. по стандартной сетевой топологии. EtherNet / IP расширяет коммерческий, стандартный Ethernet открытым промышленным протоколом для целей автоматизации - тем же протоколом, который используется в сети ControlNet.

Информационная система управления позволяет клиенту работать система, которая управляется контроллером ControlLogix с места в пяти милях от физической турбины.

«Возможность контролировать турбины и управлять ими в любое время дня из удаленного места - это просто значительная выгода для этого клиента », - сказал Уилрайт. «Коммунальное предприятие может размещать газовые турбины по всему штату и управлять управлением через более крупные паротурбинные установки, которые обслуживаются 24 часа в сутки, что устраняет необходимость в персонале каждого отдельного объекта».

Потому что HPI использовала платформу Logix Control Platform для стандартизации панелей управления, включение модулей серии XM от Rockwell Automation для мониторинга состояния было естественным подходом. HPI использовала модуль динамических измерений XM-120 для защиты от вибрации. Модуль XM-120 представляет собой интеллектуальный двухканальный монитор общего назначения, который позволяет заказчику использовать существующие датчики вибрации.

HPI использовала два модуля на каждой из четырех турбин. Модуль поддерживает мониторинг вибрации вала, корпуса или подставки во вращающемся оборудовании, таком как турбины, где требуется мониторинг состояния или защита в реальном времени. Модуль XM-120 взаимодействует с оборудованием через ControlNet к интерфейсным модулям DeviceNet.

Замена системы защиты от превышения скорости также была упрощена с помощью Logix Control Platform. HPI заменила устаревшую систему защиты от превышения скорости на двухскоростной модуль XM-220. Модуль XM-220 - это интеллектуальный двухканальный измерительный модуль, который принимает данные от двух тахометров. Модуль измеряет скорость, ускорение ротора и пиковую скорость и способен определять нулевую скорость, заблокированный ротор и обратное вращение.

Это первая в отрасли система мониторинга и защиты оборудования, которая успешно связывает инструменты технического обслуживания с Архитектура управления, модуль XM-220 может быть развернут на открытой стандартной промышленной шине, что обеспечивает непрерывный и экономичный мониторинг и защиту критически важных активов.

Результаты
Замена системы управления HPI обеспечила заказчик с постоянной, повторяемой и надежной производительностью. Турбины коммунального предприятия не испытывали сбоев при запуске после модернизации системы управления. HPI была настолько довольна гибкостью серии XM, простотой настройки и возможностью видеть, что схемы защиты работают, что компания решила стандартизировать оборудование для будущих обновлений.

«Мы выбрал серию XM по двум причинам », - сказал Уилрайт. «Один из них - доступность. Он был на полке, когда нам это было нужно. Вторая причина заключалась в его способности взаимодействовать с другими датчиками и остальной частью системы ».

Благодаря простоте платформы Logix Control Platform HPI может создавать модульные субпанели или создавать совершенно новый шкаф, отвечающий требованиям специфические требования к пространству на предприятии.

HPI предлагает круглосуточное обслуживание и техническую поддержку. Используя платформу ControlLogix и продукты Allen-Bradley, заказчики могут получить необходимое оборудование в любом представительстве Rockwell Automation по всему миру. После этого клиенты могут сами установить оборудование. Из своей штаб-квартиры в Хьюстоне HPI отправит по электронной почте исправления программного обеспечения, выполнит работы с системами управления и обеспечит интеграцию модели ввода-вывода.