Цифровизация электростанции: легкая настройка и диагностика КИПиА

Опыт организации системы диагностики интеллектуальных КИП на электростанции АО “ЕЭК” в г.Аксу. Казахстан с помощью программного обеспечения AMS Device Manager от Эмерсон.

Справка о компании:

Аксуская электростанция входит в состав Корпорации АО “Евроазиатская Энергетическая Корпорация” (ЕЭК), группы ERG. С 2001 года согласно стратегии корпорации о построении цифрового производства проводится масштабная реконструкция энергоблоков Аксуской электростанции. Реконструкция энергоблоков направлена на повышение резерва мощности электрической станции, надежности и долговечности оборудования, улучшению производственных характеристик и экологических параметров. На текущий момент модернизация пяти из восьми блоков уже завершена. В результате установленная мощность станции составляет 2450 МВт, что составляет 17% всей вырабатываемой в стране электроэнергии.

На Аксуской электростанции действует политика постоянных улучшений. В период с 2001 по 2018 проведены проекты по модернизации энергоблоков №1, №2, №3, №4 и №6. В настоящее время ведется модернизация энергоблока №5. Практически все из прошедших модернизацию энергоблоков работают под управлением цифрового программно-технического комплекса (ПТК) «Овация» компании Эмерсон, и более 70% контрольно-измерительных приборов (КИПиА) имеют встроенные функции самодиагностики. В 2017 году на всех предприятиях Евразийской Группы стартовали проекты «Надежность» и «Диагностика». Данная инициатива дала толчок к построению системы диагностики и непрерывного мониторинга КИПиА на электростанции. В качестве такой системы был выбран пакет AMS Device Manager от компании Эмерсон.

AMS Device Manager – программный комплекс, который обеспечивает контроль состояния интеллектуальных полевых устройств, комплексную автоматизацию функций технического обслуживания и учета средств измерения, упрощает процесс конфигурации, ускоряет ввод в эксплуатацию и проверку устройств с помощью шаблонов конфигурации устройств, инструментов массового ввода в эксплуатацию и встроенных отчетов.

AMS Device Manager предназначен для автоматизации работ, связанных с обслуживанием КИПиА на предприятии и представляет собой совокупность программно-аппаратных средств для обмена информацией между верхним уровнем – автоматизированными рабочими местами инженеров КИПиА, и полевым уровнем – измерительными приборами, датчиками, позиционерами клапанов и другим интеллектуальным оборудованием. Интерфейс программного комплекса представлен ниже (см.рис.1)

Внедрение системы диагностики на электростанции было реализовано совместно силами инженеров Эмерсон и персонала электростанции во время ежегодного сервисного обслуживания АСУТП. Так как модули ввода-вывода ПТК «Овация» поддерживают цифровую передачу данных от интеллектуальных КИПиА по протоколу HART, а AMS Device Manager имеет встроенный интерфейс обмена данными с системой «Овация», инженерам не потребовалось использовать дополнительное коммуникационное оборудование и проектировать отдельную систему мультиплексирования. Для ввода системы в эксплуатацию осталось только включить цифровую передачу данных в системе “Овация” и настроить связь с программным комплексом AMS.В результате полноценная настройка комплекса диагностики интеллектуальных полевых устройств AMS Device Manager с учетом описанного функционала заняла 4 дня.

Программный комплекс AMS Device Manager автоматически формирует базу данных интеллектуальных КИПиА, так как приборы автоматически определяются на физических каналах ввода-вывода системы управления, а в приложение выводится готовая аппаратная структура подключения. Конфигурационные параметры каждого отдельного прибора сохраняются в базе данных после первого сканирования, которое выполняется по одному клику компьютерной мыши и последовательно проходит прибор за прибором без участия персонала.

Рисунок 1. Интерфейс AMS Device Manager. Представление интеллектуальных приборов в иерархии предприятия(слева) и на физических интерфейсах системы Ovation (справа).

Объем применения основного функционала приложения – диагностики КИПиА – зависит от используемых датчиков, так как именно производитель приборов определяет уровень диагностики, доступный для того или иного средства измерения, а программное обеспечение лишь поднимает эту информацию на уровень оператора. Очевидно, применение пакета AMS Device Manager будет эффективно там, где большая часть КИПиА являются интеллектуальными и имеют встроенные функции самодиагностики и диагностики процесса.

Часто пользователи сталкиваются с тем, что могут не в полной мере понять диагностические сообщения, которые передает прибор, при этом ситуация усугубляется, когда сообщения выводятся на английском языке. Этот проект не был исключением. Компания Эмерсон в полной мере оказала поддержку на этапе внедрения ПО и в процессе эксплуатации. Был подготовлен пакет документации на полевые приборы производства Эмерсон, диагностические сообщения переведены на русский язык, формализованы рекомендации по устранению каждой неисправности, сигнализируемой прибором. Пример такого документа представлен на Рис.2. Персонал станции самостоятельно за несколько минут интегрировал пакет документации непосредственно в систему AMS. Необходимая обслуживающему персоналу информация была консолидирована на станции инженера КИПиА и доступна в контекстном меню прибора. В процессе эксплуатации Заказчик может самостоятельно пополнять и адаптировать набор требуемых в эксплуатации документов. В итоге, система AMS Device Manager на Аксуской ТЭС зарекомендовала себя как гибкий и легко настраиваемый программный продукт.

Рисунок2. – Таблица сигнализаций на прибор Rosemount 644, интегрированный в AMS Device Manager.

После внедрения программного комплекса появилась возможность в любое время проверять соответствие актуальных параметров конфигурации, установленных в приборе, параметрам, сконфигурированным в модулях управления АСУ ТП, как например, шкалы и единицы измерения. Это возможно, так как AMS Device Manager позволяет легко экспортировать данные приборов и проводить детальный анализ полученной информации в табличном виде, например, в MS Excel.

Уже на начальном этапе руководство станции отметило общее повышение безопасности и эффективности проведения работ. За счет дистанционной настройки КИП в значительной мере снизилась необходимость выхода персонала в опасную зону. «Основное преимущество, которое мы должны получить от данного внедрения, это сокращение времени пребывания наших работников во вредных производственных условиях. Кроме этого внедрение программного пакета AMS Device Manager должно существенно сократить время на локализацию и устранение неисправностей периодически возникающих на оборудовании КИП, снизить количество данных неисправностей за счет принятия корректирующих мер на ранних этапах их зарождения, повысить достоверность получаемых данных за счет контроля конфигурации приборов, условий их работы и т.п.» – говорит начальник цеха тепловой автоматики и измерений Паустьянов Роман.

«Первое, что мы получили от внедренного программного приложения – это инструмент, в котором консолидированы и структурированы все установленные приборы и конфигурационные параметры каждого из них. Я всегда уверен в актуальности данных», – говорит Сергей Ерыгин, инженер цеха тепловой автоматики и измерений Аксуской ТЭС.

Внедрение AMS Device Manager позволило не только эффективно решать насущные задачи, но и предопределило комплекс действий по выявлению и устранению наиболее проблемных участков и узлов.

ТЭС – тип предприятий, где технологическое оборудование имеет определенную специфику. Такие факторы, как повышенная температура окружающей среды и высокая плотность электромагнитных помех, оказывают влияние на установленные приборы. Электроника очень чувствительна к подобным перегрузкам, это в первую очередь касается микропроцессоров и интелектуальных средств измерения. «Применение системы диагностики позволило нам выявить подобные проблемные места и открыло возможности для повышения надежности эксплуатации нашего предприятия, что в конечном счете ведет к стабильности производства и безопасности ведения технологического процесса», – отмечает начальник цеха тепловой автоматики и измерений Паустьянов Роман.

Еще одно преимущество от внедрения программного комплекса диагностики и мониторинга – это возможность получать и обрабатывать диагностическую информацию интеллектуальных КИПиА. Например, теперь видны сигналы приборов о выходе за пределы температуры блока электроники, так как они посылаются в приложение AMS. Благодаря этой информации для части приборов на предприятии уже провели анализ и организовали ряд мероприятий – приборы, у которых микропроцессорные преобразователи можно было отделить от сенсоров, постепенно переносятся в более комфортные условия, а на оставшихся, для защиты от воздействия высоких температур, планируется применить термокожухи.

Функция контроля диапазонов измерения, настроенных в приборе, оказалась очень актуальной. По тем приборам, для которых имеет место периодическое превышение диапазонов, датчик формирует сигнал насыщения, который отображается в AMS Device Manager. Интерфейс отображения сигнала насыщения представлен ниже (см.рисунок 3). АСУ ТП не фиксирует насыщение токового выхода 4-20 мА, и ранее сигнал застывал на своем предельном значении, то есть был скрытым отказом,который даже опытный оператор не всегда может определить. Таким образом,на предприятии удалось выяснить, по каким позициям наблюдалось несоответствие настроенных параметров реалиям технологического процесса, что помогло привести в соответствие диапазоны как в приборе, так и в алгоритмах системы управления.

Рисунок 3. Сигнал насыщения в приборе Rosemount 644.

Функция контроля пределов сенсора помогла выявить неверно подобранные сенсоры для датчиков давления и температуры. Частое кратковременное передавливание мембраны со временем вызывает «раскалибровку», либо же, в редких случаях, может привести к её разрушению. Для датчиков температуры аналогичным образом периодический перегрев сенсора температуры может в конечном итоге привести к деградации термопары. Программное обеспечение AMS фиксирует любую сигнализацию прибора о превышении пределов и сообщает о неисправности. Пример неисправности сенсора представлен на рисунке 3.

Рисунок 4. Неисправность сенсора в приборе Rosemount 644.

Контролируя показатели пределов сенсоров и диапазонов измерения, можно принять решение о применении приборов с расширенными пределами сенсора, что в конечном итоге продлит срок службы и сократит издержки на ремонт и зап.части.Стоит отметить, что без применения AMS Device Manager персонал предприятия находился в неведении о данных инцидентах. Системный подход позволяет фиксировать подобные случаи и проводить определенную аналитику, используя статистику, накопленную в базе данных AMS DeviceManager.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Корпорация «ЕЭК» следует стратегии построения цифрового производства, планомерно внедряя улучшения на предприятии, чтобы шагнуть в эпоху новой технологической революции 4.0. Использование интеллектуальных приборов и диагностики КИПиА на базе AMS Device Manager помогает повышать надежность эксплуатации за счет применения предиктивной диагностики, что ведет к повышению стабильности производства и безопасности ведения технологического процесса. В планах руководства электростанции – распространить опыт внедрения системы диагностики на все блоки и быть полезным примером для других промышленных предприятий Казахстана.

Подробнее об AMS Device Manager

Рисунок 5. Основополагающие блоки цифровой экосистемы предприятия PlantWeb.

Цифровая трансформация – эффективный путь по достижению предприятиями эффективности первого квартиля. Цифровая экосистема PlantWeb от Эмерсон – его дорожная карта. AMS Device Manager в части управления активами является цифровой основой экосистемы PlantWeb

Подробнее о цифровой экосистеме PlantWeb

Print Friendly, PDF & Email