27.07.2023 Энергетика и промышленность России
Использование предиктивной диагностики для повышения надежности работы основного оборудования энергообъектов постепенно становится трендом. Особенно актуально это сегодня, когда возможности техподдержки иностранных производителей ограничены: мониторинг состояния генерирующего оборудования позволяет снизить затраты на ремонт и повысить надежность снабжения потребителей электроэнергией.
Что умеет?
Основное назначение системы предиктивной диагностики — выявлять отклонения в работе генерирующего оборудования, определять и локализовывать дефекты, прогнозировать развитие неисправности на раннем этапе. При этом каждая ситуация рассматривается отдельно с учетом требований заказчика, состояния оборудования и степени оснащенности средствами контроля.
Использование алгоритмической базы в сочетании с инструментами математического анализа позволяет отвечать на три главных вопроса о состоянии оборудования:
- что? (тип неисправности),
- где? (локализация возможного дефекта),
- когда? (система прогнозирует время наступления критического состояния дефекта и дает возможность изменить режим работы или запланировать ремонт и останов, определяя текущий уровень износа деталей).
Благодаря ответам на эти вопросы система может дать возможность перехода на режим эксплуатации оборудования по техническому состоянию, оптимально спланировать ремонт и обслуживание, увеличить межремонтные интервалы. Кроме того, такой подход позволяет продлить заявленный срок службы оборудования на основании объективных данных.
Что в основе?
Система предиктивной диагностики объединяет в себе опыт «Силовых машин» и лучшие современные технологии. Над алгоритмами диагностирования работали основные конструкторские бюро «Силовых машин» при поддержке научной школы ведущих отраслевых организаций: ЦКТИ, ВТИ, МЭИ, УрФУ. Созданы собственная программно-аппаратная платформа и ПО. Используемые решения соответствуют постановлению № 719 Правительства РФ. «Силовые машины» продолжают совершенствовать систему, наполнять новыми расширяющими ее возможности диагностическими алгоритмами и функциональностью.
Современные системы мониторинга используют для анализа отдельные модели: построенные на архивных данных работы оборудования, математические, физические, аналитические и др. Продвинутые системы предиктивной диагностики обладают возможностью автоматического построения моделей. Система «Силовых машин» основывается на четырех взаимодополняющих логических блоках, которые позволяют увязать работу всех вышеперечисленных моделей.
Экспертный блок определяет причины неисправности на основе базы диагностических признаков для различных узлов и систем, основываясь на физическом смысле неисправности, дает рекомендации по устранению. Для каждой неисправности каждого вида оборудования разработаны диагностические признаки и критерии, конкретная физическая интерпретация. Система анализирует более 100 видов неисправностей, разбитых по группам: турбины, генераторы, котельное оборудование и др. Этот блок является уникальным ноу-хау «Силовых машин». Он основан на расчетных методиках и представляет основную ценность системы диагностики.
Эталонные модели — индивидуальные динамические уставки, обнаружение отклонений на ранней стадии, единый критерий технического состояния.
Прогнозные модели — прогнозирование на основе методов регрессионного анализа и нейросетевых методов.
Александр Ивановский, генеральный конструктор АО «Силовые машины»:
«Ключевое отличие и преимущество — наличие в системе, кроме прочих модулей, еще и экспертного блока, который основан на физических принципах работы оборудования и реализует уникальные расчетные методики в виде диагностических признаков, неисправностей. Это действительно уникальное предложение на рынке сегодня. Будучи крупнейшим разработчиком и производителем энергетического оборудования, только мы обладаем исчерпывающим объемом информации об оборудовании и анализируем эти данные.
В первую очередь мы сфокусированы на обеспечении системой диагностики оборудования своего производства, чтобы предоставлять полный спектр возможностей диагностики для него. Ряд модулей системы мониторинга может быть использован для анализа данных оборудования других производителей, в том числе иностранных, что особенно актуально в текущих условиях.
Кроме того, система предиктивной диагностики может функционировать как агрегатор для других систем диагностики, выступать единым окном. Мы умеем работать и визуализировать работу других систем диагностики на стороннем оборудовании, добавлять диагностику вспомогательного оборудования стороннего производства — и готовы расширять эту линейку».
Расчетный блок — вычисление показателей состояния оборудования, не определяемых прямыми замерами (недогревы в подогревателях, КПД цилиндров, температурные напряжения и др.).
Четыре основных модуля дополняются возможностью онлайн-интеграции оборудования с экспертно-диагностическим центром «Силовых машин», что позволяет не только пользоваться преимуществами диагностической системы, но и получать оперативную поддержку, консультации и экспертизу квалифицированных специалистов.
Как это работает?
Система предиктивной диагностики состоит из локального программно-технического комплекса и удаленного Экспертно-диагностического центра, которые функционируют как единое целое.
Для передачи данных в центр удаленного мониторинга «Силовых машин» на площадке клиента устанавливается локальная часть системы: программно-технический комплекс (ПТК) технологического контроля и диагностики. Он уже содержит экспертный и расчетные блоки, базовые эталонные и прогнозные модели. Связь с центром удаленного мониторинга осуществляется по желанию
заказчика.
Исходными данными для системы диагностики являются результаты штатных измерений АСУ ТП, системы контроля вибрации и механических величин, электрической части системы регулирования и защиты, системы технологического контроля и другие. С данными системами организуется связь по промышленному протоколу.
В случае поставки собственных средств измерения и контроля система прогностики будет являться их неотъемлемой частью и поставляться единым комплексом. При наличии сторонних локальных систем контроля система диагностики может осуществлять сбор данных непосредственно со сторонних систем или с АСУ ТП блока.
Преимуществом является то, что локальный ПТК может выдавать предупреждения и рекомендации независимо от Экспертно-диагностического центра, в этом случае все данные остаются в периметре заказчика.
Мониторинг состояния оборудования проводится в Экспертно-диагностическом центре «Силовых машин» на Ленинградском Металлическом заводе. В любой момент времени специалисты центра видят информацию о текущем состоянии оборудования у себя на экране.
Вся информация передается по безопасному каналу между станцией и «Силовыми машинами». Для каждого заказчика этот вопрос решается индивидуально в зависимости от политики информационной безопасности, принятой на электростанции.
Центр работает 24/7, предоставляя круглосуточную поддержку: экспертные консультации, уточнение моделей по результатам обобщения опыта эксплуатации, качественную оценку пуско-остановочных режимов, отчеты о состоянии оборудования, рекомендации по эксплуатации и техническому обслуживанию.
Что дальше?
Сейчас «Силовые машины» продолжают разработку системы для всей линейки своего оборудования. Анализируется работа систем в эксплуатации, они развиваются, интерфейс ПО становится еще более удобным. В соответствии с потребностями заказчиков система дополняется модулями, опциями.
Завершаются работы по созданию собственной системы контроля.
Находится в эксплуатации система для паровых турбин и генераторов. Разработана система для котельного оборудования и котлоагрегатов. В разработке — система для газовых турбин и гидроагрегатов.
Системой предиктивной диагностики планируется оснащать все оборудование. В перспективе для каждой единицы оборудования «Силовых машин» будет поставляться своя система. Возможности предиктивной диагностики также могут использоваться для уже эксплуатирующихся на станциях агрегатов компании.