Print

Rozmach simulací v elektrárnách

-- 09.06.09

Tak jako si firmy v oblasti výroby, maloobchodu a dalších sektorů utahují opasky a hledají příležitosti k optimalizaci svých provozů, i odvětví energetiky se na své operace dívá zkoumavým pohledem. Elektrorozvodné závody s nebývalou důsledností sledují své finanční výsledky a hledají příležitosti ke zvýšení ziskovosti, aniž by musely obětovat bezpečnost, spolehlivost a dostupnost. Simulace se stále častěji objevují jako jedno z řešení, které elektrárny využívají pro pomoc s plněním svých finančních a operačních cílů. Překvapuje vás to? Je to pochopitelné, protože simulátory se již po desetiletí v energetickém odvětví používají jako školicí nástroj.

I když bezesporu sloužily svému účelu dobře, z praktického hlediska na nich bylo hodně co zlepšovat. Zaprvé byly poněkud složité a náročné na údržbu. Uvědomme si, že pokud chtěl rozvodný závod používat simulátor jako efektivní školicí nástroj pro své operátory elektráren, bylo nezbytné pořídit stejné řídicí prvky, pracovní stanice a související logiku, jako se používá v reálném řídicím systému. A dále, aby byla simulace přesná a realistická, vždy, když byl distribuovaný řídicí systém (Distributed Control System – DCS) rozšířen nebo modernizován, musela být provedena podobná investice i do simulátoru. A protože simulátor měl kompletní sadu duplicitního hardwaru, technici řídicích systémů čas od času pořádali hony na náhradní díly.

Dříve a nyní

Technologický pokrok, v kombinaci s dnešní tržní realitou, se zintenzivnil a posílil širší roli simulací a následně i jejich podíl na lepším výkonu operátorů, efektivnějším využívání pracovní síly a lepší efektivitě závodů. Rozšíření virtuálních technologií je jedním z klíčových technologických vylepšení, která výrazně změnila situaci v oblasti simulací. Nyní je možno vytvořit virtuální simulátor, kde může být aplikační software řídicího systému provozován na osobním počítači PC. Například před pár lety dokázala společnost Emerson emulovat na jednom osobním počítači pět řídicích prvků. Nyní dokáže tato společnost emulovat až dvacet řídicích prvků na jednom osobním počítači a tento počet by se s rostoucím výpočetním výkonem měl dále zvyšovat.

Díky virtuální architektuře je údržba simulátoru nyní mnohem snadnější a levnější než kdykoli dříve, a proto jsou simulátory praktičtější a hodnotnější. Této technologie a jejích přínosů chce naplno využívat stále více elektráren. Své distribuované řídicí systémy proto specifikují s požadavkem na schopnosti simulace. Využívají jejich možností jako školicího nástroje a učí na nich operátory lépe porozumět řízení závodu. To je mimořádně přínosné, protože to dává personálu závodu sebedůvěru a schopnosti řídit závod v měnících se podmínkách, náležitě reagovat na alarmy a zvládat i ty nejnepravděpodobnější provozní situace. Vyškolením pracovníků k efektivnějšímu řízení závodu může simulátor uspořit miliony dolarů díky odstranění odstávek, odpadu a neefektivity prostřednictvím omezení neplánovaných přerušení provozu.

Simulátory se, ve shodě se svým původním účelem, často používají k zaškolování nových pracovníků pro bezpečný a efektivní provoz závodu. To je zvláště důležité proto, že starší, zkušenější operátoři s rozsáhlými zkušenostmi a léty praxe odcházejí do důchodu a předávají kormidlo „zelenějším“ pracovníkům. Kromě školení nových zaměstnanců využívají elektrárny technologii simulací k průběžnému vzdělávání stávajících pracovníků a ke školení operátorů na zcela novém systému před jeho uvedením do provozu, aby byl zajištěn hladký přechod bez přerušení dodávky energie nebo provozu. Kromě významné role školicího nástroje nabízí simulace i další příležitosti k provozním vylepšením. Simulátory se nyní běžně využívají pro technickou analýzu – pro ověření logiky řídicího systému před spuštěním systému a pro testování změn řídicího systému před jeho vlastní implementací v DCS.

Praktické nasazení v New Yorku

Projekt East River Repowering Project (ERRP) společnosti Con Edison je dobrým příklade z praxe, jak simulace přispívá nejen ke zkrácení doby potřebné pro uvedení nových projektů a modernizovaných prvků závodu do provozu, ale nabízí také příležitosti k průběžným úsporám. ERRP, závod se zkráceným kombinovaným cyklem, byl uveden do provozu před několika lety jako součást rozsáhlé modernizace energetického komplexu East River společnosti Noc Edison. Cílem projektu bylo udržovat spolehlivou a cenově přiměřenou dodávku páry a elektřiny pro zákazníky společnosti Con Edison ve městě New York.

 Závod East River využívá dvě spalovací turbíny společnosti General Electric připojené ke dvěma kotlům na odpadní teplo za spalovací turbínou a k prstencové sběrné komoře páry. Tato jedinečná konfigurace poskytuje páru v množství 1 451 tun za hodinu. Pára pak putuje přímo na Manhattan, kde se využívá jako klíčový zdroj vytápěcího systému této čtvrti. Expertní řídicí systém Ovation ovládá řadu kritických procesů této elektrárny o výkonu 360 MW. Z důvodu vysokých investic společnosti Noc Edison do tohoto závodu mělo jeho bezpečné a včasné uvedení do provozu a spuštění zásadní význam.

Aby byl zajištěn optimální provoz, společnost Con Edison chtěla školit své operátory pomocí modelů zařízení a závodu duplikujícího obnovený projekt East River ještě před vlastním uvedením do provozu a spuštěním. Společnost Con Edison chtěla také nástroj, který jí pomůže identifikovat a validovat novou řídicí logiku před její instalací do DCS systému závodu. Technici a operátoři společnosti Con Edison společně s týmem společnosti Emerson nakonfigurovali věrnou simulaci za pomoci platformy Scenario od Emersonu se skutečným softwarem pro řízení závodu a duplikáty pracovních stanic, které napodobují dispečink závodu East River.

Přechod z tradičního na kombinovaný cyklus

Platforma Scenario byla intenzivně využívána ke školení operátorů, kteří byli zvyklí na tradiční konfiguraci elektrárny s kotly a parními turbínami, pro provozování nového závodu se zkráceným kombinovaným cyklem. Díky technologii simulace se operátoři také dobře seznámili se systémem na bázi mikroprocesorů, který na rozdíl od dříve nainstalovaných, pevně zapojených řídicích prvků umožňuje operátorům rozeznat abnormální provozní situace a reagovat na ně rychleji. Simulace se využívala také pro vypracování optimální metodiky operátorů, která je dokumentována v provozních postupech závodu.

Během fáze návrhu a před spuštěním závodu operátoři a technici z East River používali simulaci k vyhodnocování ustálených a přechodových jevů na základě projektových kritérií závodu. Výsledky těchto hodnocení umožnily technikům společnosti Con Edison lépe pochopit dynamiku procesu a zdokonalenou taktiku odstraňování problémů. Díky tomu mohli vypracovat precizní strategii řízení za normálních a mimořádných provozních podmínek. Společnost Con Edison použila simulátor také pro testování rozhraní k velkému počtu zařízení třetích stran připojených k DCS, jako je systém pro řízení turbín Mark V společnosti GE a sítě PLC pro systémy řízení hořáků, plynových kompresorů a systémy úpravy vody.

Předběžné testování datových spojení dále snížilo dobu potřebnou pro uvádění závodu do provozu. Použití simulační technologie pomohlo společnosti Con Edison zajistit, aby její investice do nové technologie byla optimalizována dobře zaškolenými operátory a přesnými řídicími prvky. Jedním z významných přínosů bylo bezpečné a efektivní spuštění závodu, které zkrátilo dobu uvádění do provozu ze čtyř měsíců na jeden. Po tomto úspěšném spuštění závodu se simulace nadále využívala pro školení operátorů a optimalizaci procesů závodu East River s cílem zvýšit efektivitu a spolehlivost. Další vylaďování systému a také záměr doplnit nová zařízení lze testovat a ověřovat pomocí simulační technologie ještě před jejich integrací do běžícího systému.

Společnost Con Edison dále zvažuje použití simulační technologie jako prostředku k realizaci dalších tržeb, a to prostřednictvím svého výukového střediska pro externí školení pracovníků závodů společné výroby elektřiny a tepla v metropolitní oblasti města New York. Jakkoli je tento příklad působivý, technologický pokrok, který je na obzoru, posune možnosti využití simulací ještě dále. Společnost Emerson například předpovídá, že v budoucnu bude simulátor součástí samotného řídicího systému a modely simulátoru budou sledovat skutečnou řídicí logiku a provozní podmínky závodu v reálném čase.

V takovém případě bude simulátor fungovat jako testovací stolice a operátorům umožní testovat řídicí postupy na simulátoru a následně je okamžitě nahrát do řídicího systému. Výsledkem bude architektura synchronizované simulace a řízení pro simulaci elektrárny v reálném čase. Pro elektrárny toto spojení simulátoru a DCS nabízí nejen příležitosti k vyšší efektivitě, ale také vyšší spolehlivost a schopnost plnit finanční cíle omezením lidských chyb, které by mohly vést k neplánovaným odstávkám. S tím, jak se elektrárny snaží vyrovnávat s konkurenčními tlaky, simulace bude nadále životně důležitým prvkem komplexní strategie dosahování lepších provozních a finančních výsledků.

ce

Gene Abruzere je manažer pro rozvoj trhu simulačních aplikací společnosti Emerson Process Management. Kontaktujte jej na adrese gene.abruzere@emerson.com.

 

Autor: Gene Abruzere, Emerson Process, Management


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Technical Computing Camp 2019
2019-09-05 - 2019-09-06
Místo: Hotel Fontána, Brněnská přehrada
Moderní technologie ve farmacii
2019-09-24 - 2019-09-24
Místo: Brno
Moderní technologie v potravinářství
2019-09-25 - 2019-09-25
Místo: Brno
Mezinárodní strojírenský veletrh 2019
2019-10-07 - 2019-10-11
Místo: Výstaviště Brno
MSV TOUR 2019
2019-10-07 - 2019-10-10
Místo: MSV, Brno

Katalog

EWWH, s. r. o.
EWWH, s. r. o.
Hornoměcholupská 68
102 00 Praha 10
tel. 734 823 339

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

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 720 981 181

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Na internetu
V tištěných médiích
Na veletrzích a výstavách
Jinde

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2019 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI