16.08.2021 Журнал «Интер РАО» «Энергия без границ», №3 (68)
Современные технологии всё активнее проникают во все сферы нашей жизни, и энергетика
не является исключением. Цифровизация энергетики, ещё несколько лет назад являвшаяся
задачей на перспективу, теперь становится всё более обязательным условием надёжного
и экономически эффективного функционирования генерации в России. О неизбежности
внедрения новых технологий и возможностях предиктивной (предсказательной) аналитики
в отечественной энергетике мы поговорили с генеральным конструктором АО «Силовые
машины» Александром ИВАНОВСКИМ и директором по системам автоматики энергетических
машин АО «Силовые машины» Григорием ГОГОЛЕВЫМ.
В последние годы цифровизация – одна из самых быстрорастущих статей расходов в бюджетах энергокомпаний. Генераторы и сетевики резервируют всё большие суммы на интеллектуализацию своих систем и оборудования. Куда и зачем тратятся эти деньги? Почему российские энергетики готовы тратиться на системы, без которых прекрасно обходились долгие годы?
Александр ИВАНОВСКИЙ: Мир меняется, причём скорость изменений постоянно растёт. Энергетика и машиностроение, как высокотехнологические отрасли, находятся на передовой технологического развития. Да, раньше без них обходились, но растущие требования по снижению экологической нагрузки и экономическая
конкуренция, которая зависит прежде всего от эффективности и бесперебойности работы генерации, вынуждают всех участников рынка двигаться вперёд и заниматься своим развитием, иначе проиграют
конкурентам.
Всё быстрее меняется и совершенствуется геноборудование электростанций, меняется структура генерирующих мощностей, формируются новые тренды и новые типы генерации. Но ни у кого не вызывает
сомнений, что современным высокоэффективным оборудованием нужно ещё и эффективно, оперативно управлять, прогнозировать возможные изменения в работе, обеспечивать оптимальные режимы. И здесь особую актуальность приобретают системы работы с большими объёмами данных. Одно из направлений
в рамках Big Data, на котором концентрируются «Силовые машины», – это предиктивная аналитика.
В чём суть этой технологии?
Григорий ГОГОЛЕВ: В настоящий момент большинство применяемых систем управления, в том числе генерацией, позволяют замерять и анализировать параметры работы оборудования в режиме реального
времени. То есть вы видите, как энергоблок функционирует прямо сейчас. Но этих данных зачастую оказывается недостаточно для анализа состояния оборудования, прогнозирования развития ситуации. Для решения этой новой задачи, позволяющей существенно повысить эффективность загрузки генмощностей, и развиваются системы диагностики и предиктивной аналитики. Они позволяют генерирующим компаниям перейти от планово-предупредительных ремонтов к ремонтам по фактическому состоянию, выявлять неполадки систем на ранних стадиях, локализовывать их и тем самым обеспечивать надёжность и эффективность выработки. При этом производитель оборудования, в нашем случае «Силовые машины», получает возможность отслеживать работу оборудования в течение всего жизненного цикла, давать своевременные рекомендации по его ремонту и совершенствовать новые образцы.
Почему «Силовые машины» занялись развитием систем предиктивной аналитики, каковы конкурентные преимущества компании в этом сегменте?
А. И.: Сейчас мы занимаем четвёртое место в мире по объёмам поставок энергетического оборудования, в перспективе рассчитываем войти в призовую тройку и занимать в ней не последнее место. Развивая предиктивную аналитику, мы не открываем Америку, а стремимся предоставлять нашим клиентам наиболее
широкий и современный перечень услуг и товаров, необходимый для создания и функционирования высокоэффективной генерации. Почему мы были обречены на успешную реализацию этого проекта?
За плечами «Силмаша» 160-летний опыт проектирования и производства энергооборудования. Мы смогли конвертировать годами накапливаемый нашими конструкторами, шеф-инженерами и испытателями опыт в работающие алгоритмы для автоматической выдачи рекомендаций системой диагностики. Как завод-изготовитель мы способны обеспечить накопление информации и её правильную интерпретацию как в виде
дополнительных рекомендаций для партнёров, так и для совершенствования алгоритмов и математического обеспечения автоматической системы диагностики. При этом «Силовые машины» тесно сотрудничают с ведущими отраслевыми научно-исследовательскими институтами и вузами в целях совершенствования оборудования и повышения его надёжности. В ходе этого взаимодействия возникают новые идеи и появляются новые знания, которые также становятся базой при разработке и доработке экспертных и прогностических систем.
Расскажите о ключевых принципах работы системы предиктивной аналитики.
Г. Г.: Наша система автоматической диагностики и аналитики – это сложная комплексная система, бъединяющая четыре блока, которые имеют разный функционал, алгоритмическую базу и математическую реализацию, но логически дополняют друг друга. Основа системы – экспертный блок. Это алгоритмы определения неисправностей, или так называемые диагностические признаки, они интерпретируют данные о текущем физическом состоянии, показания датчиков, просчитывают физику процессов внутри установки, после чего сигнализируют о возможных неисправностях и местах их локализации. Например, на стадии ввода в эксплуатацию турбоустановки с генератором функционал системы сразу включает в себя около 100 базовых неисправностей, которые он способен распознать.
Экспертный блок дополняют и позволяют совершенствовать три математических блока: эталонных и прогнозных моделей, а также расчётный. Блок эталонных моделей – это индивидуальные динамические установки, которые позволяют определять отклонения параметров от нормы на ранней стадии. Блок прогнозных моделей прогнозирует развитие параметров объекта, определяющих его надёжность и эффективность. В расчётном блоке производятся вычисления показателей, характеризующих состояние оборудования, но не определяющихся прямыми замерами: КПД отсеков или ступеней, недогревы
в подогревателях, температурные напряжения.
Функционал локального программно-технического комплекса (ПТК), который устанавливается на объекте генерации, использует результаты штатных измерений автоматической системы управления технологическим процессом, локальных систем управления, электрических систем управления, систем контроля вибрации и механических величин. ПТК представляет из себя шкаф одностороннего обслуживания с автоматизированным рабочим местом, реализовывается на базе промышленного компьютера. Все решения соответствуют постановлению правительства № 719, устанавливающему требования для российского оборудования. Таким образом, «Силмаш», поставляя собственные средства измерения и контроля, одновременно предлагает заказчикам единым комплектом систему диагностики, которая является верхнеуровневой надстройкой.
То есть у потенциального покупателя есть выбор – купить отдельные элементы или всю систему в комплексе с подключением к диагностическому центру «Силмаша»?
Г. Г.: Наша система может поставляться и работать автономно, но наибольший эффект и комплексность решения задач достигаются при её подключении к нашему экспертно-диагностическому центру, когда система функционирует с ним как единое целое. Cвязь локальной системы диагностики с центром удалённого мониторинга осуществляется по договорённости с заказчиком в рамках сервисных соглашений. Территориально центр расположен на Ленинградском металлическом заводе. По сути, в диагностическом центре мы имеем зеркало системы, установленной на станции. В режиме 24/7 специалисты центра мониторинга видят информацию о текущем состоянии генерирующего оборудования у себя на экране. Эксперты оценивают условия эксплуатации оборудования, пуско-остановочные режимы и дают рекомендации, в том числе в случаях нетипичного поведения оборудования. За счёт подключения к нашему центру всё большего числа объектов генерации мы постоянно уточняем модели диагностики на основе обобщённого опыта и данных. При этом особое внимание уделяется информационной безопасности. Все данные передаются по защищённому
каналу связи между станцией и «Силмашем». Для каждого заказчика вопрос информационной безопасности решается в индивидуальном порядке, все необходимые требования учитываются в файрволах.
Какие типы энергооборудования «Силмаша» сейчас комплектуются системами предиктивной аналитики?
А. И.: Системой предиктивной диагностики мы планируем оснащать всё техническое оборудование, которое выпускаем. В настоящее время нами разработана такая система для паровых турбин. Пилотный проект реализован на ТЭЦ ПВС «Северстали». До конца 2021 года системы предиктивной аналитики будут разработаны
для паровых и гидравлических турбин, турбо- и гидрогенераторов, а также паровых котлов. Разработка системы для газовых турбин, производство которых пока только разворачивается в России, будет завершена в 2022 году. То есть для каждой единицы оборудования в будущем мы будем поставлять свою систему диагностики и предиктивной аналитики. Более того, мы предлагаем устанавливать их заказчикам, уже эксплуатирующим установки «Силовых машин».
Насколько сложна в использовании система предиктивной аналитики для энергетиков?
Г. Г.: Несмотря на всю сложность системы, она имеет интуитивно понятный интерфейс с удобной подачей рекомендаций по эксплуатации оборудования. Интерфейс программного обеспечения выполнен на основе реальных геометрических моделей узлов оборудования. Важное преимущество – это возможность доступа
к эксплуатационной документации. Доступ к данным может осуществляться через браузерную версию как со стационарных компьютеров, так и с мобильных устройств, что позволяет получать оперативную информацию о состоянии оборудования всем уполномоченным лицам. Количество рабочих мест неограниченно. Данный функционал позволит держать под контролем состояние стратегически важных активов и оценивать качество их эксплуатации.
Важно отметить, что система диагностики «Силмаша» – это не только система вибродиагностики, определяющая основные неисправности вала и качество балансировки. Это, безусловно, тоже «входит в комплект», но не ограничивается им: система определяет неисправности, отклонения и характеристики работы всего тепломеханического и электротехнического оборудования турбоустановки. Для той же паровой турбины это и система регулирования, и конденсатор, и система регенеративного подогрева.