Benefícios do utilitário de monitoramento de condição, atualização do sistema de controle

Este ano, o Os Estados Unidos vão consumir cerca de 3,3 terawatts - pouco mais de 20% da energia usada no mundo, de acordo com a Agência Internacional de Energia (IEA). O uso global de energia está aumentando e pode dobrar até 2050, de acordo com as projeções da IEA, devido ao crescimento da população global e à melhoria dos padrões de vida nos países em desenvolvimento. Como o uso de eletricidade continua a aumentar e as redes de energia são levadas ao limite, as empresas de serviços públicos estão buscando meios adicionais de produção elétrica para garantir que possam atender adequadamente à demanda.

Para uma grande concessionária do sul que gera eletricidade para cerca de 600.000 clientes de varejo e atacado, uma revisão de técnicas aplicadas anteriormente está ajudando a melhorar a geração elétrica agora e nos próximos anos.

A concessionária limpou a poeira de uma frota de motores de turbina a gás de combustão não utilizados e queria modernizá-los para gerar eletricidade de reserva durante os períodos de pico de consumo de energia. A tarefa de substituir os sistemas de controle de envelhecimento dos motores foi HPI LLC, um desenvolvedor de projeto especializado em fornecer controles de retrofit para geração de energia de turbinas a gás e a vapor, compressores e sistemas de acionamento mecânico. A HPI, com sede em Houston, abriu suas portas em 2002 e, desde então, concluiu mais de 70 modelos diferentes de turbinas a gás para mais de 20 fabricantes. A empresa projeta, monta, testa e empacota sistemas de substituição usando controladores programáveis ​​de alta velocidade, de última geração e prontos para uso .

Um controlador ControlLogix e módulos XM oferecem confiabilidade e controle aprimorado da turbina.


Desafio
Quando o cliente decidiu atualizar quatro pacotes de turbo-geradores General Electric MS5001 (Frame 5), ele queria que os motores estivessem online o mais rápido possível. O principal obstáculo era o sistema de controle obsoleto nos motores.

Além da tecnologia de controlador desatualizada e da fiação envelhecida, o sistema de controle existente precisava urgentemente de monitoramento de condição atualizado e proteção contra vibração. O controlador de um motor de turbina a gás garante que a turbina dê partida e pare quando solicitada, enquanto os sistemas de monitoramento de condição e proteção ajudam o motor a funcionar com segurança e eficiência.

Falha do controlador ou da proteção sistema em uma turbina a gás é uma proposta cara e perigosa. O sistema de proteção contra vibração existente da concessionária era composto por uma combinação do sistema General Electric Speedtronic e um sistema de monitoramento e vibração Bently Nevada 3300. Para reduzir custos, o cliente queria manter as sondas de vibração da General Electric existentes, mas como o sistema de vibração e monitoramento Bently não fazia interface direta com as sondas existentes, era necessário que a HPI explorasse outras soluções.

Além do monitoramento de condição e sistema de vibração, HPI precisava atualizar outro circuito de proteção crítico - o sistema de proteção de sobrevelocidade. Em situações de retrofit, os clientes da HPI normalmente têm um sistema de proteção de sobrevelocidade que é obsoleto ou hidráulico, o que torna o sistema difícil de testar e manter. Este foi o caso do projeto de utilidade do Sul, e a HPI precisava de um sistema de substituição confiável e de fácil manutenção.

“Se a proteção contra sobrevelocidade falhasse, a unidade inteira provavelmente seria destruída, ”Disse Wheelwright. “Para um cliente como este, isso significaria milhões de dólares para comprar uma nova unidade e meses, senão um ano inteiro, para estar pronto e funcionando novamente.”

Soluções
HPI fornecido uma solução de sistema de controle digital padronizado para a concessionária que ofereceu maior confiabilidade, melhor controle da turbina e informações de diagnóstico, além de recursos de partida remota.

O sucesso do novo sistema gira em torno do uso de controle complementar, rede e tecnologias de visualização - essenciais para a Arquitetura Integrada da Rockwell Automation. Projetado para facilitar a integração empresarial perfeita, o sistema de informações e controle de produção da Arquitetura Integrada consiste na Plataforma de Controle Logix e na produção integrada FactoryTalk e suíte de desempenho.

Aproveitando o Controlador de Automação Programável (PAC) ControlLogix Allen-Bradley , Redes ControlNet e EtherNet / IP e software de interface homem-máquina (HMI) FactoryTalk View SE, o cliente tem um sistema de controle de turbina coeso. Isso se traduz em atividades fortemente coordenadas e compartilhamento de informações aprimorado.

A HPI escolheu o ControlLogix devido à sua capacidade de integrar a gama completa de disciplinas de automação, incluindo controle de processo, lote, sistema de acionamento e segurança usando um ambiente de desenvolvimento único e um único protocolo de comunicação aberto.

“Costumávamos comprar controladores separados e conectá-los, mas o controlador Logix da Rockwell Automation nos permite fornecer soluções prontas para uso que vão além do gás controle da turbina ”, disse Jerry Wheelwright, vice-presidente de engenharia da HPI.

Outro benefício importante da substituição para o cliente veio com o esquema de rede e a solução de visualização. Módulos de E / S Allen-Bradley FLEX em rede HPI com comunicações de rede ControlNet e EtherNet / IP de cobre e fibra óptica usando módulos 1756-ENTB e módulos 1756-CNB. Usando esse esquema de rede, eles construíram um PAC remoto montado em painel que inclui módulos FLEX I / O digital, analógico e de monitoramento de temperatura. Para reduzir a quantidade de fiação necessária no local, todos os terminais, fusíveis, relés e conduítes foram pré-instalados em subpainéis.

Usando as redes ControlNet e EtherNet / IP, o cliente tirou vantagem das comunicações nativas ControlLogix sobre uma topologia de rede padrão da indústria. EtherNet / IP estende Ethernet comercial de prateleira com um protocolo industrial aberto para fins de automação - o mesmo protocolo usado na rede ControlNet.

O sistema de controle habilitado para informações permite que o cliente opere o sistema, que é acionado por um controlador ControlLogix de um local a cinco milhas de distância da turbina física.

“A capacidade de monitorar e controlar as turbinas a qualquer hora do dia a partir de um local remoto é um benefício significativo para este cliente ”, disse Wheelwright. “A concessionária pode ter turbinas a gás espalhadas por todo o estado e executar os controles por meio de usinas maiores de turbinas a vapor, operadas 24 horas por dia, eliminando a necessidade de equipar cada local individual.”

Porque HPI usou a plataforma de controle Logix para padronizar os painéis de controle, incorporar os módulos da série XM da Rockwell Automation para monitoramento de condição foi um ajuste natural. HPI usou o módulo de medição dinâmica XM-120 para proteção contra vibração. O módulo XM-120 é um monitor inteligente de dois canais de uso geral que permite ao cliente usar suas sondas de vibração existentes.

A HPI usou dois módulos em cada uma das quatro turbinas. O módulo suporta o monitoramento da vibração do eixo, carcaça ou pedestal em equipamentos rotativos, como turbinas, onde o monitoramento ou proteção da condição em tempo real é necessário. O módulo XM-120 faz interface com o equipamento via ControlNet para módulos de interface DeviceNet.

A substituição do sistema de proteção de sobrevelocidade também foi simplificada usando a plataforma de controle Logix. HPI substituiu o sistema obsoleto de proteção de sobrevelocidade pelo módulo de velocidade dupla XM-220. O módulo XM-220 é um módulo de medição inteligente de dois canais que aceita entrada de dois tacômetros. O módulo mede a velocidade, aceleração do rotor e velocidade de pico, e é capaz de detectar velocidade zero, rotor travado e rotação reversa.

Como o primeiro sistema de proteção e monitoramento de máquina da indústria que conecta com sucesso as ferramentas de manutenção ao arquitetura de controle, o módulo XM-220 pode ser implantado em um barramento industrial de padrão aberto, permitindo monitoramento contínuo e econômico e proteção de ativos críticos.

Resultados
O sistema de controle de substituição da HPI desde que cliente com desempenho consistente, repetível e confiável. As turbinas da concessionária não experimentaram uma falha de partida desde a atualização do controle. A HPI ficou tão satisfeita com a flexibilidade da série XM, a facilidade de configuração e a capacidade de ver se os circuitos de proteção estão funcionando que a empresa decidiu padronizar o equipamento para atualizações futuras.

“Nós escolheu a série XM por dois motivos ”, disse Wheelwright. “Um era a disponibilidade. Estava na prateleira quando precisávamos. O segundo motivo foi sua capacidade de fazer interface com outras sondas e com o resto do sistema. ”

Devido à simplicidade da Plataforma de Controle Logix, HPI pode construir subpainéis modulares ou construir um gabinete inteiramente novo que atenda as necessidades específicas de espaço de uma planta.

HPI oferece serviço e assistência técnica 24 horas por dia. Ao usar a plataforma ControlLogix e os produtos Allen-Bradley, seus clientes podem obter o hardware de que precisam em qualquer distribuidor da Rockwell Automation em todo o mundo. Os clientes podem então instalar o hardware sozinhos. De sua sede em Houston, a HPI enviará os patches de software por e-mail, trabalhará nos sistemas de controle e garantirá que o modelo de E / S esteja integrado.


Para reduzir a quantidade de fiação necessária no local, HPI pré-instalado todos os terminais, fusíveis, relés e conduítes em subpainéis.