Print

Přední dodavatel automatizace plní požadavky elektrárny

-- 25.06.12

Přední dodavatel energie ze Spojeného království, společnost SSE, potřebovala řešit zastaralost svého stávajícího systému DCS a zajistit rozšiřitelné řešení pro prodloužení provozní životnosti své elektrárny Keadby. Společnost Invensys Operations Management dodala řešení celkové modernizace včas pro plánovanou velkou odstávku a souběžně s dalšími projekty elektrárny s minimálními časovými nároky na zprovoznění.

Elektrárnu Keadby Power Station ve městě Scunthorpe, North Lincolnshire, provozuje společnost SSE, jedna z největších energetických společností ve Spojeném království. Elektrárna Keadby, spuštěná do komerčního provozu v roce 1996, využívá technologii plynových turbín s kombinovaným cyklem o výkonu 720 MW. Společnost SSE rovněž vlastní ve Spojeném království největší příbřežní zásobníky plynu u města Hornsea v East Yorkshire a momentálně staví větší zásobníky u města Aldbrough. Elektrárna Keadby obsahuje dvě rámové plynové turbíny General Electric 9FA, jednu parní turbínu Alstom, dva třítlakové kotle Babcock pro rekuperaci odpadního tepla a pomocnou plynovou turbínu Siemens GT10B. O její údržbu a provoz se stará 53 pracovníků, včetně manažerů, techniků a mechaniků. Když si vedení společnosti SSE uvědomilo, že se distribuovaný řídicí systém (DCS) závodu blížil celozávodní zastaralosti, firma se obrátila na společnost Invensys Operations Management, aby modernizovala závod a zavedla zde flexibilnější, škálovatelnější a podporovatelnější řešení.

Společnost SSE je vertikálně integrovanou energetickou společností a zabývá se výrobou, přenosem, rozvodem a dodávkou elektrické energie a skladováním, rozvodem a dodávkou zemního plynu, telekomunikacemi a energetickými
službami. Společnost SSE má ve Spojeném království přes 10 milionů zákazníků a dodává zemní plyn a elektrickou energii více než 3,5 milionům domácností a firem. Celková energetická kapacita této firmy činí přes 11 300 MW, z čehož je 2 000 MW instalované kapacity z obnovitelných zdrojů. Jako taková je společnost SSE druhou největší energetickou společností ve Spojeném království a největším výrobcem elektrické energie z obnovitelných zdrojů. Společnost SSE, která vznikla sloučením firem Scottish Hydro Electric a Southern Electric, má rovněž vlastnický podíl ve více než 100 tepelných elektrárnách a obnovitelných zdrojích.

Nová koncepce přístupu k energetické infrastruktuře Před modernizací většinu závodu řídil lokální DCS systém Emerson WDPF (Westinghouse Distributed Process Family). Jakožto řídicí systém střední velikosti obsahoval 26 řídicích automatů odolných vůči poruchám, 12 pracovních stanic s rozhraním HMI, včetně jednoho datového skladu – archívu a zahrnoval 6 046 kabelem propojených I/O (vstupů/výstupů), 8 komunikačních datových projení na řídicí procesní úrovni (Modbus, Allen-Bradley DH+, GE-GSM), 3 komunikační datové propojení na supervizorské operátorské úrovni (Modbus-TCP, ODBC, OSI-PI) a 190 procesních technologických obrazovek, obsahujících zhruba 130 přehledových obrazovek a 48 obrazovek procesních sekvencí.

Technici SSE na začátku projektu modernizace řídicího a informačního systému DCS v elektrárně Keadby Power Station definovali 7 klíčových kritérií. Nejdůležitějším z nich byl požadavek na zkompletování modernizace DCS systému v souladu s harmonogramem velké odstávky elektrárny a migrace původního systému na nový DCS systém s minimálními časovými nároky na zprovoznění a spouštění na místě. Navíc musel nový DCS systém řešit naléhavé problémy zastaralosti a zůstat technicky aktuální po zbývající očekávanou provozní životnost elektrárny. Dalšími klíčovými kritérii byla rozšiřitelnost DCS systému v budoucnosti a to v rozsahu kapacity paměti řídicích automatů, počtu nových I/O (V/V vstupů/výstupů), přenosové kapacity komunikační sítě, jednoduché průběžné konfigurace systému. Z důvodu potenciálního dopadu na provozní postupy a lidských faktorů bylo specifikováno, že nový DCS systém pro elektrárnu musí zachovat stávající řídicí strategie instalované technologie a standardy rozhraní HMI pro operátory.

Sladěná modernizace

S postupem plánování začalo být zřejmé, že modernizace systému DCS musí být provedena souběžně s údržbovými aktivitami zásadního významu a s dalšími projekty pro rozšíření. Navíc se musely práce na lokalitě realizovat s minimálním narušením programu odstávky. Posouzení rizika projektového požadavku identifikovalo dvě problémové oblasti: modernizaci I/O – technici elektrárny Keadby uváděli problémy jako jsou vybledlé identifikační štítky vodičů, neúplné výkresy smyček, rizika související s lidským faktorem. Další problémovým okruhem byl stanoven potenciální dopad na program odstávky související s přepracováním kabeláže na místě a testováním přibližně 6 000 smyček.

„Ačkoliv byl stávající systém dříve spolehlivý, objevovaly se problémy,“ říká Hugh Ferguson, technik C&I elektrárny Keadby Power Station a manažer projektu modernizace systému DCS. „Stále větší počet součástí již nebylo možno nově obstarat, nebo byly neopravitelné. Navíc se paměť řídicích prvků blížila zaplnění a většina datové šířky pásma již byla využita.“ Za problematickou oblast byla považována také migrace aplikačního softwaru. Dokumentace byla omezená a nebyly dispozici popisy řízení. To znamenalo, že se jako zdroj informací pro migrační proces musel použít samotný aplikační software, což vzbuzovalo obavy související s potenciálem lidské chyby, požadovanou sadou dovedností a kritérii přejímací funkční zkoušky.

Vzhledem k potenciálním překážkám nebylo zřejmé, zda existuje alternativa k modernizaci na systém Ovation, platformu WDPF nové generace. Nicméně z důvodu obav souvisejících s přejímacími zkouškami softwaru a pokračující podporou stávajícího hardwaru I/O se společnost SSE rozhodla vypsat na tento projekt dodavatelskou soutěž. K navrhovanému migračnímu projektu se předběžně kvalifikovalo šest dodavatelů systému DCS, přičemž čtyři dodavatelé požádali o předložení formálního technického posouzení jimi navrhovaných řešení. SSE se nakonec rozhodla pro společnost Invensys Operations Management, díky jejímu osvědčenému migračnímu řešení zásuvných I/O karet pro platformu WDPF, zkušenostem s migrací platformy WDPF, schopnostem interní simulace a začleněním simulátoru elektrárny na bázi modelu pro testování aplikačního softwaru a školení operátorů.

Dokonalé zvládnutí procesu migrace Migrační moduly FBM Invensys WDPF jsou zásuvnou náhradou za I/O karty WDPF Q-Line, což umožnilo zachovat stávající I/O stojany WDPR, zdroje napájení a provozní kabeláž a opětovně je použít v rámci systému Foxboro IA. Z hlediska systému IA se tyto moduly jeví jako identické se standardními moduly FBM Foxboro řady 200. Byly nabídnuty poloautomatické nástroje pro migraci aplikace společnosti Westinghouse do prostředí Invensys InFusion. InFusion je realizačním mechanismem společnosti Invensys pro řízení podniku a tvoří jej hardwarové a softwarové součásti potřebné k zajištění skutečně agregovaného přehledu informací o celé organizaci, což umožňuje robustní základy pro spolupráci mezi lidmi, procesy a systémy.

Dynamická simulační sada SimSci-Esscor nabízí simulaci technologie na bázi dynamického modelu a platformu umožňující kompletní řešení simulátoru pro školení operátorů (OTS) zahrnující virtualizované řídicí procesory DCS, rozhraní k virtuálním řídicím prvkům třetích stran a mohutnou funkcionalitu tréninkového prostředí. Řešení SimSci-Esscor poskytuje plnou sílu detailní dynamické simulace technologie a emulace řídicího systému pro procesní techniky, závodní techniky, operátory a manažery, vede ke zvyšování výkonnosti a efektivnosti výroby, zlepšuje diagnostiku řídicích prvků, školení operátorů a celkový chod závodu. Nabízí také moderní alternativu k zastaralým, fragmentovaným, empirickým a obtížně použitelným produktům, s nimiž se mnohé firmy technického zajištění a elektrárny momentálně potýkají.

Společnost Invensys rovněž prokázala své rozsáhlé zkušenosti s podporou distribuovaného řídicího systému DCS Foxboro řady IA, klíčové součásti podnikového řídicího systému Invensys InFusion, a dokázala nabídnout řadu produktů pro další rozšíření systému, včetně sekvenčních funkčních diagramů pro sekvence DCS a aplikační online SW nástroj ROMeo výkonnostní sadu pro vyhodnocování efektivnosti a výkonnosti výroby. ROMeo je vyspělým, jednotným modelovacím prostředím nabízejícím online optimalizační aplikace, které uživatelům pomáhají získat z jejich provozních jednotek špičkový výkon. ROMeo nabízí optimalizaci procesů v rámci celého podniku pomocí online modelování a schopností optimalizace na bázi rovnic poskytujících přesnější a aktuální provozní informace pro lepší zvládání měnících se tržních tlaků, cen produktů, nákladů na energii a výkonu zařízení. „Migrační koncepce nabídnutá společností Invensys Operations Management ukázala, že alternativa ke stávajícímu systému byla životaschopnou variantou,“ říká Ferguson. „Simulace se také ukazuje jako zvláště užitečná při řešení těžko replikovatelných problémů a byla  závodu během migrace aplikačního softwaru.“

Zpočátku se migrace aplikačního softwaru DCS a vývoj OTS modelu elektrárny realizovaly jako samostatné a paralelní aktivity, prováděné samostatnými projektovými týmy společnosti Invensys. Po jejich dokončení se tyto dva prvky zkombinovaly a dovolovaly testování funkčnosti ve závodě dodavatele, před instalací na místě. Jakmile byla specifikována architektura systému a hardware, tým společnosti Invensys pro DCS začal vyvíjet migrační nástroje a provádět analýzy kódu, přičemž rozdělil aplikaci na komponenty HMI, logiku blokování/ochrany, sekvence technologie (start/náběh, odstavování), speciální řídicí strategie a opakovatelné strategie řízení. Migrované součásti systému DCS pak byly testovány na modulární bázi prostřednictvím kombinace kontroly řídicího kódu a základního testování funkčnosti řady I/A.

První úkol týmu

OTS Prvním úkolem týmu OTS bylo označit potrubní a přístrojové schéma technologie (P&ID), aby se vyjasnil požadovaný rozsah a topologie procesního modelu SimSci-Esscor DYNSIM. Jakmile byl vyvinut model technologie, následovalo jeho zkoušení a validace vůči reálné technologii, simulace procesu. Týmy DCS a OTS se pro fázi integrace a testování spojily. „Simulace závodu byla velkou pomocí při procesu migrace softwaru a umožnila nám zachytit řadu problémů s integrací softwaru dříve, než byl systém schválen pro instalaci na místě.

Jsem proto přesvědčen, že bez ní by se elektrárna nevrátila do provozu tak hladce, jako se to podařilo, a zcela jistě by bylo potřeba mnohem více času na zprovoznění,“ uvádí Ferguson. Virtuální zprovozňování elektrárny bylo implementováno po jednotlivých úsecích závodu. Virtuální zprovozňování na simulátoru imitovalo, co by se stalo v reálné elektrárně, jak by se zvládly mimořádné situace a zahrnovalo aktivity před spuštěním, samotné spuštění, ustálený provoz a odstavení technologie provedené zkušeným operátorem elektrárny Keadby. Jakmile bylo prokázáno, že bylo možno obsluhovat elektrárnu v souladu se stávajícími provozními postupy, společnost SSE dala „zelenou“ k realizaci fáze instalace modernizace systému DCS na místě.

Dobře provedený plán

Projekt byl zrealizován včas v rámci plánované odstávky elektrárny Keadby a v rámci rozpočtových parametrů společnosti SSE. Modernizace zařízení byla dokončena za necelých 13 dnů, oproti původně plánovaným 18 dnům. Navíc byla vyřešena otázka rozšiřitelnosti, protože nový systém DCS nyní podporuje až 2 000 uzlů a zatížení centrálního procesoru je nižší než 25 % jeho kapacity. Pracovníky elektrárny Keadby rovněž těší zjednodušená konfigurace online. Společnost Invensys také úspěšně dodala simulační systém OTS na bázi modelu, rozšíření sekvencí systému DCS, diagnostiku a přepisování procesních blokování a sadu pro online vyrovnávání tepelné bilance prostřednictvím produktu Automated Rigorous Performance Monitoring, který je součástí sady ROMeo a analýzu chování alarmů prostřednictvím externí sady PAS PlantState.

Článek otiskujeme se souhlasem autora Neila Meada, originální znění naleznete na www.connectingindustry.com.

 

 

 

Autor: Neil Mead


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Tribotechnika v provozu a údržbě
2014-11-03 - 2014-11-05
Místo: OREA HOTEL DEVĚT SKAL
Automatizace, regulace a procesy 2014
2014-11-04 - 2014-11-05
Místo: Konferenční sál FS ČVUT v Praze, Technická 4
Energetický management a prediktivní údržba 2014
2014-11-04 - 2014-11-04
Místo: Rektorský salónek VŠB-TU Ostrava, Ostrava
Beckhoff roadshow: Otevřené řídicí systémy na platformě PC
2014-11-04 - 2014-11-04
Místo: Bratislava ,Technopol Servis, Kutlíkova 17
Beckhoff roadshow: Otevřené řídicí systémy na platformě PC
2014-11-05 - 2014-11-05
Místo: Trenčín, Hotel Magnus, Považská ul. 1706

Katalog

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
Thámova 13
180 00 Praha 8
tel. 00420737266673

COMPAS automatizace, spol. s r.o.
COMPAS automatizace, spol. s r.o.
Nádražní 610/26
59101 Žďár nad Sázavou
tel. +420 567 567 111

Invensys
Invensys
Žirovnická 3124
106 00 Praha 10
tel. +420 (0)267 182 220

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

Omron Electronics spol. s r.o.
Omron Electronics spol. s r.o.
Jankovcova 53
170 00 Praha 7
tel. +420 234 602 602

všechny firmy
Reklama






Anketa


Ano, proto se je snažíme minimalizovat
Ne, jsou na odpovídající úrovni
Nejsou vysoké, ale rychle rostou

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   Partneři   |   Blogy   |   
Copyright Trade Media International Holdings Sp. z o.o. ul. Wita Stwosza 59a, 02-661 Warszawa
KRS 0000281036, NIP 521-34-36-770, Regon 140966270
Všechny materiály pocházející ze stránek Control Engineering USA jsou vlastnictvím CFE Media. Všechna práva vyhrazena.
Navštivte naše další stránky