能源公司通過將集散式透平控制系統(tǒng)升級(jí)為開放式架構(gòu)的PlantPAx減少停機(jī)并增強(qiáng)維護(hù)
對(duì)于游客來說，夏威夷以其迷人的海灘、美味的當(dāng)?shù)夭穗群蜔o限貼近大自然的機(jī)會(huì)而聞名。不過，大部分人不會(huì)意識(shí)到，夏威夷還是地球上最孤立的島鏈，120 多萬人在該州美麗的六個(gè)主島上常年居住，他們的日常生活都需要電。
夏威夷“大島”比其它五個(gè)島的面積總和還要大，是美國(guó)最大的島嶼。島上的居民、企業(yè)和游客都指望著 Hawaii Electric Light Company, Inc. (HELCO) 來提供電力。該公司是 Hawaiian Electric Company 的子公司，正是由于他的存在，夏威夷州才從舊時(shí)的夏威夷王國(guó)變成一個(gè)現(xiàn)代化的州。
Keahole 電廠位于夏威夷大島上的凱路亞-可納，是 HELCO 的主要發(fā)電廠之一。Keahole 電廠有三臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)，每年可生成大約 2.4 億度電，接近全島發(fā)電量的四分之一。
遺憾的是，2006 年，該公司因透平控制系統(tǒng)引發(fā)的停機(jī)占據(jù)了整個(gè)企業(yè)一半的停機(jī)時(shí)間。
HELCO 生產(chǎn)部經(jīng)理 Norman Verbanic 說道：“原始的透平控制系統(tǒng)完全專有，到 2006 年還面臨著整體淘汰的局面?；緵]有替換零件。如果一些零件發(fā)生故障，而我們又無法用萬能工具卡修復(fù)，那么就需要請(qǐng)一位控制工程師坐飛機(jī)過來處理故障，這樣做可能花費(fèi)數(shù)萬美元。”
由于 HELCO 地處偏遠(yuǎn)，維修零件要兩天以上的時(shí)間才能到達(dá)?？刂乒こ處煆钠渌麌?guó)家/地區(qū)飛到島上來耗時(shí)更久。因此，Keahole 電廠在那段時(shí)間里減產(chǎn)接近 50%。
“為了提高正常運(yùn)行時(shí)間比例，我們知道自己需要一個(gè)具有開放式架構(gòu)的新透平控制系統(tǒng)，這樣我們的員工就可以自行處理故障并進(jìn)行優(yōu)化，無需求助于外部專家?！盫erbanic 解釋道。
2008 年，夏威夷州政府與 Hawaiian Electric Company 簽訂了一份能源協(xié)議，協(xié)議要求，到 2030 年，40% 的電力需求和 70% 的整體能源需求(包括交通運(yùn)輸)都要由清潔的可再生資源滿足?！伴L(zhǎng)期以來，我們一直希望 Keahole 電廠完全使用本地的生物柴油發(fā)電?！盫erbanic 說。
集成架構(gòu)，新可能性
在 Verbanic 和他的團(tuán)隊(duì)決定替換他們過時(shí)的透平控制系統(tǒng)之后，他們選定了羅克韋爾自動(dòng)化的 PlantPAx 過程自動(dòng)化系統(tǒng)。PlantPAx 系統(tǒng)基于羅克韋爾自動(dòng)化的集成架構(gòu)平臺(tái)，可以提供統(tǒng)一的過程、離散和信息解決方案。
整個(gè)系統(tǒng)使用 Rockwell Software? RSLogix? 5000 軟件 () 進(jìn)行配置，并通過 ControlNet? 與 I/O 輸入通信，而第三方操作員界面則可通過 EtherNet/IP? 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。
Verbanic 說道：“我們也曾把目光投向其他傳統(tǒng)的 DCS 供應(yīng)商，但是他們的系統(tǒng)都是專有、封閉的系統(tǒng)，備件、維護(hù)和支持協(xié)議也都十分昂貴。我們無法承受這種時(shí)間或金錢上的開銷 - 在我們這種偏遠(yuǎn)的方位更是行不通。我們熟悉羅克韋爾自動(dòng)化的產(chǎn)品，并且了解我們可以自行對(duì) PlantPAx 系統(tǒng)進(jìn)行故障處理、維護(hù)和優(yōu)化?！?/FONT>
Wood Group 總部位于科羅拉多州的拉夫蘭，是羅克韋爾自動(dòng)化合作伙伴聯(lián)盟的授權(quán)系統(tǒng)集成商，他們承接了新透平控制系統(tǒng)的安裝工作。
“我們將 PlantPAx 系統(tǒng)與所有其它 DCS 系統(tǒng)進(jìn)行了比較，證明 PlantPAx 系統(tǒng)支持高帶寬和快速執(zhí)行速率，能夠滿足高速航改式燃?xì)廨啓C(jī)的要求?！盬ood Group 控制部門項(xiàng)目經(jīng)理 Clark Weaver 解釋說。
在 Keahole 電廠，Wood Group 的工程師保留了先前控制系統(tǒng)的原始 I/O，但是移除了此前引發(fā)許多問題的原始處理器。
Verbanic 說道：“我們的原始系統(tǒng)是一種三重冗余系統(tǒng)，每臺(tái)透平機(jī)都配有三個(gè)獨(dú)立的處理器和 I/O 卡。在新系統(tǒng)下，我們可以利用原始的三重 I/O 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，并使其搭配一些針對(duì)單 PlantPAx 處理器簡(jiǎn)化的新型三重 I/O 模塊。這樣可以在顯著簡(jiǎn)化系統(tǒng)架構(gòu)的同時(shí)保護(hù)過程正常運(yùn)行時(shí)間，避免受到意外故障的影響。”
此外，Allen-Bradley? XM? 狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊還可以監(jiān)視每臺(tái)透平機(jī)和發(fā)電機(jī)的振動(dòng)情況。這樣可以在潛在問題達(dá)到危險(xiǎn)程度之前將其暴露出來。每個(gè) XM 模塊的信息都將傳回中央控制系統(tǒng)，用于提升實(shí)時(shí)透平機(jī)健康監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)性維護(hù)水平。
Wood Group 的工程師還實(shí)施了一套 Allen-Bradley 組合式發(fā)電機(jī)控制模塊 (CGCM)。雙工式 CGCM 與 PlantPAX 系統(tǒng)無縫集成，可對(duì)每個(gè)透平機(jī)進(jìn)行數(shù)字功率計(jì)量、電壓調(diào)節(jié)和自動(dòng)同步控制。冗余配置增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性。
提高靈活性和可靠性
對(duì)于舊的透平控制系統(tǒng)，問題不是工廠何時(shí)能啟動(dòng)，而是還能不能啟動(dòng)?！笆褂?PlantPAx 系統(tǒng)時(shí)，我們知道在任何需要的時(shí)候，控制系統(tǒng)都能一直運(yùn)行?！盫erbanic 說。
事實(shí)上，自從系統(tǒng)升級(jí)之后，Keahole 電廠每年與透平控制相關(guān)的停機(jī)時(shí)間從大約 50% 的較高水平下降至僅僅幾個(gè)百分點(diǎn)。即便很罕見地發(fā)生了控制問題，排除并解決故障的過程也會(huì)十分迅速，無需交叉參考代碼和那些讓人頭暈?zāi)X脹的縮寫詞。
經(jīng)過三年的跟蹤監(jiān)視，當(dāng) HELCO 團(tuán)隊(duì)決定把 Keahole 電廠轉(zhuǎn)變?yōu)槁?lián)合循環(huán)發(fā)電廠時(shí)，他們就知道要堅(jiān)持選擇羅克韋爾自動(dòng)化。
Verbanic 解釋說：“我們?cè)谕钙綑C(jī)改造項(xiàng)目上大獲成功，所以我們知道，全廠控制還是要采用 PlantPAx 系統(tǒng)。我們一直在尋找一種靈活的系統(tǒng)，可以讓我們適應(yīng)需求中的各種不穩(wěn)定情況，而 PlantPAx 系統(tǒng)正好可以做到這一點(diǎn)。”
Wood Group 公司旗下的 Mustang Engineering 承接了這一項(xiàng)目，他們與 HELCO 團(tuán)隊(duì)一起，說服 HELCO 的工程公司在整個(gè)工廠使用 PlantPAx 系統(tǒng)。
Weaver 說道：“發(fā)電行業(yè)正在尋求一種靈活可靠的開放式控制平臺(tái)。我們?cè)谶@個(gè)透平機(jī)項(xiàng)目中采用了合適的工程專業(yè)技術(shù)，證明了 PlantPAx 系統(tǒng)正是我們苦苦尋找的系統(tǒng)。在這個(gè)項(xiàng)目成功的基礎(chǔ)上，我們還證明了 PlantPAx 系統(tǒng)可在全廠控制方面替代傳統(tǒng) DCS 平臺(tái)?！?/FONT>
現(xiàn)在，PlantPAx 系統(tǒng)可控制 Keahole 電廠的絕大多數(shù)環(huán)節(jié)，從透平機(jī)、熱回收鍋爐和發(fā)電機(jī)到水處理、汽輪機(jī)和排放系統(tǒng)，以及大部分電站輔助設(shè)備應(yīng)用。全廠都采用同一種軟硬件環(huán)境，顯著簡(jiǎn)化了維護(hù)、操作和故障處理過程，Verbanic 和他的運(yùn)營(yíng)與維護(hù)團(tuán)隊(duì)因此受益匪淺。
Verbanic 說道：“替換零件易于獲取，可將庫(kù)存保持在較低的水平，而且無論工廠何處發(fā)生任何問題，我們的員工都能識(shí)別并加以解決。事實(shí)上，他們還可以找機(jī)會(huì)自行優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)。這下他們就能將精力放在熟練使用 PlantPAx 系統(tǒng)上了。”
透平機(jī)的停機(jī)狀況得到明顯改善，全廠控制通過單一的開放式平臺(tái)進(jìn)行，這些都大大提升了 HELCO 員工自我解決問題的能力。
Verbanic 補(bǔ)充道：“這真是一次快樂之旅。自從每個(gè)島嶼采用封閉電網(wǎng)，不與相鄰島嶼的設(shè)施互聯(lián)之后，我們就無法依賴外界供電了。憑借穩(wěn)定靈活的羅克韋爾自動(dòng)化解決方案，我們終于有電可用。”
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