Электроприводы AUMA – новый стандарт качества в деле цифрового управления оборудованием электростанции
Грамотное управление оборудованием электростанции может иметь значительное влияние на его эксплуатационные характеристики. Ответственный подход к планированию позволит вам добиться повышения надежности и долговечности вашего оборудования, сохранив и приумножив, таким образом, ваши активы.
Эти активы, и впоследствии мы будем их так называть – это те компоненты, которые имеют отношение к производственным процессам электростанции, такие как приводы, клапаны, трубопроводы, и другое промышленное оборудование.
Управление технологическими процессами, происходящими в комплексе технологических приборов и оборудования должно быть четко налажено, если вы стремитесь максимизировать полезный эффект электростанции.
Онлайн управление активами предприятия играет важную роль в определении интервалов технического обслуживания. (В этом контексте использование термина «онлайн» относится к системе, подключенной к сети, и обслуживаемой посредством удаленного доступа.)
Цель оптимизации управления состоит в том, чтобы сохранить или увеличить ценность предприятия через увеличение эффективности его оборудования.
Грамотное управление оборудованием предприятия приобретает все большее значение. Это направление в организации производства приобретает все больше «академических» черт, и вполне может завоевать статус отдельной «науки», что позволит промышленным предприятиям достигнуть очень высокого уровня оптимизации.
В настоящее время, большое количество людей и даже целых структур в электроэнергетике разрабатывает руководящие принципы для разработки, внедрения и дальнейшей оптимизации систем удаленного управления.
Нефтегазовая промышленность, как одна из молодых и высокотехнологичных отраслей традиционно находиться на «переднем крае» внедрения новых систем управления производством, но, надо сказать, что и более «старые», традиционные отрасли энергетики в настоящее время также внедряют такие инструменты управления.
Например, новая угольная электростанция «РДК 8» в немецком городе Карлсруэ, находящаяся в настоящее время в стадии строительства, имеет в своем руководстве менеджеров, которые признают бизнес-преимущества удаленного управления производственным процессом, и у которых уже есть планы по внедрению системы, включающей новейшие технологии онлайн управления.
В первую очередь, электронная система удаленного управления будет интересна и полезна инженерам и техникам предприятия, так как она обеспечивает их информацией о состоянии компонентов оборудования в реальном времени.
При использовании электронных систем управления, полезно выделить две основные задачи.
- Первая задача – отслеживание факторов вызывающих сбои и проблемы в работе оборудования, их предотвращение и устранение.
- Вторая задача – получение комплекса информации для выявления наиболее оптимальных интервалов технического обслуживания для разных устройств.
Летний период – традиционный период технического обслуживания оборудования в электроэнергетике. Отсутствие высоких нагрузок дает возможность для выявления и замены изношенного оборудования.
Однако процедура замены осуществляется независимо от того, существует необходимость для нее, или нет. Происходит это потому, что техническая служба не имеет конкретной информации по степени износа конкретного устройства: приводы, открывающие и закрывающие клапаны только два раза в день, контролируются таким же образом, как приводы, которые закрывают и открывают клапаны десятки раз в день, а значит, более подвержены износу.
Естественно, при простой визуальной диагностике понять этого нельзя, и поэтому наиболее точную картину могут дать лишь электронные системы отслеживания.
Последнее поколение электроприводов АUMA было разработано для лучшего соответствия требованиям по управлению оборудованием, а также для сбора информации, которая устранит необходимость в неактуальном на текущий момент техническом обслуживании.
Это позволит поставщикам оборудования предложить более эффективный набор оборудования для обслуживания завода - и (что также важно) даст инженерам возможность насладиться небольшим отпуском в летний период.
Электроприводы и автоматизированные системы управления.
Автоматизация лежит в основе управления оборудованием электростанции и приводы играют ключевую роль в обслуживании клапанов, от которых, в многом зависит бесперебойная работа промышленного производства.
Приводы используются в широком диапазоне областей, и они находятся в каждом типе технического решения для производства электроэнергии.
Электрические приводы используются для автоматизации арматуры, во множестве технологических применений. Они включают в себя интерфейс связи с РСУ, электродвигатель, силовое ограничительное устройство, путевые выключатели, иногда сочетающиеся с тормозным устройством, редуктор, фланцевое соединение, скрепляющее корпуса привода и арматуры, и муфту, соединяющую валы привода и арматуры, ручной дублер, указатель положения и датчики привода, электрические соединения, и элементы подключения.
Интерфейсы для любых сетевых систем обычного процесса автоматизации, как правило, включают в себя различные протоколы «Profibus DP». Угольная электростанция в китайском городе Нингхай является прекрасным примером фабрики, которая грамотно использует технологии полевой шины.
Преимущества использования цифровых систем включали сокращение кабельных сетей и увеличение их функциональности. Электронные программы используют функцию удаленного изменения параметров привода для достижения наиболее оптимальных показателей, при этом инженеру нет нужды «физически» физически присутствовать на объекте – все данные выводятся на его монитор, который может быть установлен где угодно.
В то время как использование на производстве технологий полевой шины получает широкое распространение, традиционные системы параллельного управления по-прежнему используются в некоторых типах электростанций.Электростанция «Ventanilla» в Перу, например, является хорошим примером того, как поднять функциональность привода, не прибегая к технологии полевых шин.
Но в любом случае, важна сама возможность воздействия на устройство без непосредственного контакта с коллегой в диспетчерской, и это было достигнуто с помощью встроенных средств управления. Кроме того, техническое дополнение, упростившие электрическое соединение с приводами было ключевой особенностью, так как это способствует быстрому монтажу и демонтажу привода и клапана.
Электрические приводы всегда оснащены маховиком и механизмом активации, чтобы позволить изменить положение клапана в случае сбоя питания. Интегральные управления управляют приводом через систему двоичных команд «ОТКРЫТЬ - СТОП - ЗАКРЫТЬ». Элементы управления выполняют позиционирование привода. При достижении крайних положений клапана, либо при достижении максимального крутящего момента, привод отключается автоматически.
Расширенные функциональные возможности электроприводов.
В связи с развитием систем полевых шин, были созданы технические возможности для передачи больших объёмов данных от полевого устройства к DCS (системе контроля процесса верхнего уровня).
Их создание потребовалось в связи с тем, что системы параллельного управления уже не могли обработать значительно увеличившиеся массивы информации. Однако первые шаги в этом направлении были не очень успешными, это было обусловлено тем, что технические стандарты для передачи данных были недостаточно широкими.
Потоки данных об управлении производственным процессом, превышали возможности системы контроля DCS, которая не справлялась с обработкой информации, и выдавала неверные данные операторам оборудования.
Эксплуатационные данные в основном используются для диагностики неисправностей специалистами службы поддержки. Однако, из-за низкой производительности системы, отказы оборудования происходили раньше, чем удавалось их предотвратить, что делало неэффективной всю службу диагностики.
Для решения этой ситуации, в современных электроприводах предусмотрен мониторинг внутреннего состояния непосредственно «в поле» - они могут самостоятельно отслеживать выполнение заданных параметров, таких например, как определенные интервалы движения, или ограничение количества запусков, не испытывая надобности в передаче больших массивов данных.
Такой мониторинг легко осуществим при помощи технологий микроконтроллера. Но введение контроля других переменных потребовало наличия дополнительного оборудования в приводах, в том числе контролера крутящего момента, датчиков для непрерывной записи температур (двигателя, коробки передач и электроники) и датчиков вибрации.
Производители приводов, реагируя на потребности управления оборудованием, вводят в новые изделия возможность контролировать условия эксплуатации конкретного устройства, такие например, как контролер температуры окружающей среды. Новые конструкторские решения также позволяют отслеживать вибрацию, максимальное число запусков или времени работы.
Схемы подключения электроприводов
Итак, очевидно, что электроприводы играют большую роль в управлении оборудованием энергетической отрасли, но также очевидно, что для того, чтобы эффективно выполнять свои задачи, эти устройства должны соответствовать определённым условиям.
Неожиданные помехи и сбои в работе оборудования должны своевременно отражаться на дисплее оператора установки, который, в свою очередь, должен скорректировать работу системы.
Поскольку промышленное оборудование энергетической отрасли состоит из множества компонентов, поставляемых разными производителями, то очевидна, что цифровые интерфейсы, должна поддерживать много схем работы, и обладать гибкими возможностями интеграции.
Конечная цель, в итоге, состоит в том, что оператор должен немедленно принять меры к устранению проблемы, не озадачиваясь поиском решения именно для этого компонента системы. Один из подходов к унификации промышленного оборудования заключается в классификации сигналов состояния на четыре категории в соответствии с рекомендациями NAMUR NE 107, а именно:
- Вне спецификации: Отклонения от допустимых условий эксплуатации, определенных самим устройством через систему самоконтроля. Устройство еще может управляться из диспетчерской.
- Требуется техническое обслуживание: Устройство может управляться из диспетчерской, но должно быть обследовано, чтобы избежать неожиданных сбоев в дальнейшем.
- Проверка работоспособности: В связи с текущей работой по техобслуживанию устройства, оно не может управляться из диспетчерской в данный момент времени.
- Ошибка: В связи со сбоем функциональности внутри элемента или периферийных компонентов, устройство не может управляться из диспетчерской.
Изготовитель должен классифицировать сигналы состояния своих устройств, использующих эти категории. Например, если привод определяет температуру окружающей среды, как недопустимую, следуя из спецификации устройства, оператор установки получит соответствующий сигнал, и инженерная служба завода немедленно примется за устранение неполадок, а обслуживающий персонал может быть соответствующим образом проинформирован о соответствующих мерах, которые необходимо принять.
Новый функциональный подход к управлению производственными системами оказал сильное влияние на развитие новой серии электроприводов AUMA. С новой серией приводов, компания предоставила технические решения, способные контролировать условия и пределы эксплуатации конкретных элементов оборудования.
Кроме того, классификация сигналов в соответствии с категориями NE 107 специально реализована для предотвращения сбоев привода и простоев. На следующем этапе развития, задачей оборудования будет предоставление информации о состоянии привода в режиме онлайн. Имеющиеся данные, будет представлены в виде формул хранящихся в прошивке привода.
Индустрия энергетики ставит перед оборудованием задачу вывести управление данными за рамки простого сбора и анализа, для достижения полного контроля оборудования, и предотвращения критических проблем, аварий, поломок, и сбоев.
В рамках скоординированного подхода к теме появляются и реализуются новые схемы и принципы. Энергетический сектор, при поддержке передовых производителей систем электрооборудования, движется к новой эре интеграции производственных мощностей, и систем контроля.
Михаэль Хэрбстритт, AUMA/Оригинал статьи - www.powerengineeringint.com
РГК «Палюр»
Читайте также: