مدیریت عملکرد دارایی ها (Asset Performance Management)
تجهیزات نیروگاهی بواسطه عملکرد در شرایط کاری و محیطی پرچالش در معرض انواع خرابی ها قرار دارند. افت عملکرد تجهیزاتی مانند کمپرسورها و توربین ها در اثر عواملی همچون رسوب گرفتگی، فرسایش و خوردگی شیمیایی، افت های مکانیکی ناشی از سایش، اعوجاج حرارتی و تغییرات فاصله لقی پره ها، خرابی تجهیزات اندازه گیری، بروز عیب در سیستم کنترل و سایر تجهیزات جانبی همگی از جمله عواملی هستند که می توانند منجر به افت بهره وری شده و در صورت عدم تشخیص و رسیدگی بهنگام باعث بروز حوادث ناهنجار و تحمیل هزینه های سنگین بر کاربر شوند. پایش دقیق و مستمر عملکرد سیستم های نیروگاهی و تجهیزات جانبی آن ها در به حداقل رساندن ریسک خرابی های غیرمنتظره و افزایش قابلیت اطمینان و دسترسی پذیری دارایی ها تاثیر بسزایی دارد.
مپنا از بدو تاسيس در زمينه ارايه سرويس نگهداري و تعميرات صنايع نيروگاهي فعال بوده و در این حوزه قدمت طولاني دارد اما همزمان با انقلاب صنعتي چهارم و ورود به دنياي ديجيتال، بخش سرويس مپنا جهت توسعه محصول جامع با هدف ارايه خدمات نوين نگهداري و تعميرات پيش بينانه شركت مكو را بعنوان مجري اين طرح انتخاب نمود. در اين راستا این شرکت با بهره بردن از متخصصان اين حوزه و همچنين با همكاري نزديك با سایر شرکت های گروه توسعه MAPNA MIND را در دستور كار خود قرار داد. مپنا مايند پلتفرم IIoT و IoT گروه مپنااست كه در حوزه صنعت نیروگاهی الگوريتم هاي مديريت عملكرد دارايي (Asset Performance Management) ، تحليل داده و هوش مصنوعي بر روي آن توسعه داده شده است.
MAPNA MIND شامل طیف گسترده ای از آنالیزهای مبتنی بر عملکرد و مبتنی بر ارتعاشات، روش های عیب یابی مبتنی بر هوش مصنوعی، تحلیل عملکرد حلقه های کنترلی، مطالعات رژیم کاری و RAM، پایش ژنراتور و تراسفورماتور مي شود. سرویس های مدیریت عملکرد دارایی MAPNA MIND مجموعه ای از دستاوردها است که با هدف بهینه سازی عمر و عملکرد دارایی ها، افزایش قابلیت اطمینان، افزایش دسترسی پذیری، کاهش ریسک های عملکردی و کاهش هزینه ها طراحی شده است. با تجمیع اطلاعات عملکردی دارایی ها و به کمک انواع تحلیل های پیشرفته و دانش افراد متخصص در حوزه آنالیز و پایش سلامت، داده های خام به پیشنهادات و دستورالعمل های قابل اجرا توسط اپراتورهای نگهداری و تعمیرات تبدیل می شود. از جمله ویژگی ها و قابلیت های سرویس های اشاره شده می توان به موارد زیر اشاره نمود:
* آگاهی‌رسانی درباره سلامت دارایی ها و ارائه تاریخچه ای از وضعیت عملکرد تجهیزات
* بکارگیری انواع ابزار آنالیز مبتنی بر هوش مصنوعی با هدف پيش بيني عیوب
* مدیریت عمر تجهیزات و ارائه برنامه زمانی بهینه برای انجام تعمیرات اساسی
* پیش بینی وضعیت آتی و آنالیز قابلیت اطمینان دارایی ها
معرفی پلتفرم MAPNA MIND
با توجه به ورود دنیای صنعتی به حوزه فناوری های نوین، فضای ابری و IOT و ایجاد سیستمهای مبتنی بر IIOT ، گروه مپنا نیز به عنوان شرکت پیشرو در حوزه صنعت نیروگاهی کشور تصمیم به توسعه پلتفرمی مبتنی بر IIOT گرفت. این پلتفرم به‌گونه‌ای توسعه داده شده است که بتواند علاوه بر ایجاد ابزار قدرتمند مانیتورینگ آنلاین و آفلاین و امکان تحلیل در بستری کاملاً امن ، فضای توسعه برنامه‌های صنعتی را نیز مهیا نموده است.
در واقع، با بهره‌گیری از این پلتفرم می توان از داده های صنعتی و IOT در فضای ابری محافظت کرده و علاوه بر ذخیره سازی امن و دایمی، به آنها در تمامی نقاط ایران با ابزارهای متفاوت دسترسی داشت. ابزار قدرتمند مانیتورینگ ناوگان از راه دور این امکان را برای متخصصین و مدیران مهیا می کند که از تمام نقاط ایران، بتوانند رویدادها و تجهیزات را مورد بررسی و نظارت قرار دهند. با استفاده از امکانات کلان داده و پلتفرم هوش مصنوعی و اپلیکیشن‌سازی می‌توان به سهولت نرم افزارهای هوشمند را طراحی نمود.
این نرم‌افزارها با بهره‌گیری از داده‌های صنعتی می‌توانند ابزاری توانمند در دست مدیران و متخصصین صنعت باشند. ماژول‌های اصلی پلتفرم MAPNA MIND شامل موارد ذیل می باشد.
سرویس‌ها و محصولات قابل ارائه در حوزه APM
هدف اصلی پایش وضعیت، کاهش خرابی‌های پیش‌بینی‌نشده و در نتیجه کاهش زمان خارج از سرویس بودن و کاهش هزینه‌های نت (نگهداری و تعمیرات) است که این امر افزایش قابلیت اطمینان و دسترسی‌پذیری تجهیزات را در پی خواهد داشت. در حقیقت هدف تغییر رویکرد بهره‌برداری از حالت نت زمان‌بندی شده و پیشگیرانه به حالت نت پیش‌بینانه است.
به طور کلی سرویس‌های قابل ارائه توسط تیم پایش وضعیت مپنا در حوزه مدیریت عملکرد دارایی‌ها را می‌توان به دو بخش تفکیک نمود :
سرویس‌های قابل عرضه برای توربوماشین‌ها و مبدل‌های حرارتی
سرویس‌های قابل ارائه برای تجهیزات قدرت
در ادامه به معرفی این سرویس‌ها پرداخته خواهد شد. لازم به ذکر است که تیم پایش وضعیت شرکت مپنا قادر است با بهره‌گیری از پلتفرم MAPNA MIND، کلیه شرایط لازم جهت انتقال داده‌های نیروگاهی در بستری امن به مرکز پایش وضعیت مپنا را فراهم آورد.
پایش توربوماشین‌ها و مبدل‌های حرارتی
توربوماشین‌ها و مبدل‌های حرارتی به عنوان قلب تپنده نیروگاه‌ها، وظیفه تولید توان مکانیکی را بر عهده داشته و از این‌رو ارزیابی مداوم وضعیت سلامت این تجهیزات از اهمیت ویژه‌ای در افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات ایفا می‌نماید.
پایش مبتنی بر آنالیز ارتعاشات
یکی از ارکان آنالیز سلامت تجهیزات دوار، آنالیز ارتعاشی بوده که با هدف ارزیابی وضعیت ارتعاشی محورها، روتورها و یاتاقان‌های توربین توسعه می‌یابد. اجزای اصلی روتورها شامل محورها و پره‌های کمپرسور و توربین بوده که ممکن است در گذر زمان دچار فرسایش، اعوجاج و آسیب‌هایی شوند که در نهایت آنبالانسی روتور را در پی داشته باشد. برای این منظور، گروه مپنا اقدام به توسعه محصولی تحت عنوان Vib-Expert نموده است که قابلیت داده‌خوانی آنلاین از سیگنال های ارتعاشی با نرخ نمونه‌برداری بالا، اعمال الگوریتم‌های پردازش سیگنال به صورت بلادرنگ و ذخیره‌سازی آنلاین خروجی‌های نرم‌افزار بر روی پایگاه داده و ارسال به مرکز پایش وضعیت از راه دور را دارد. همچنین این محصول قادر است شاخص‌های ارتعاشی مستخرج از داده‌ها را به کمک یک نرم‌افزار تحت وب قدرتمند و کاربرپسند در بستر پلتفرم مپنامایند در اختیار مشتریان محترم قرار دهد.
تحلیل رفتار ارتعاشی در توربین‌های گازی صنعتی معمولاً به دو دسته تحلیل‌های شرایط پایا و تحلیل‌های شرایط گذرا قابل تفکیک هستند.
تحلیل‌های حالت پایا، معمولاً بر اساس ارزیابی شاخص‌هایی است که در شرایط کارکرد پایای توربین تولید می‌شوند. این شاخص‌ها، شامل شاخص‌های حوزه زمان و حوزه فرکانس بوده که می‌توانند تخمین مناسبی از رفتار ارتعاشی تجهیز فراهم آورند. در کنار تحلیل شرایط پایا، در شرایط کارکردی گذرای توربین نظیر شرایط Run Up وCoast Down نیز تحلیل‌های ارتعاشی صورت می‌پذیرد. آنالیز بُد-پولار ، آنالیز موقعیت مرکز محور بر اساس نمودارهای اربیت و خط مرکزی محور ، تحلیل ردیابی اردر از جمله ابزارهای تحلیل رفتار ارتعاشی توربین در شرایط گذرا است.
پایش عملکردی
پایش عملکرد تجهیزات فیزیکی همواره یکی از دغدغه های اصلی صنایع و شرکت‌ها بوده و نقش نگهداری و تعمیرات در دست یابی به این مهم غیر قابل انکار می باشد. سیستم های پایش عملکرد تجهیزات (APM) ، ضمن به حداقل رساندن ریسک ها و هزینه های عملیاتی، موجب بهبود قابلیت اطمینان و در دسترس بودن تجهیزات نیز می شوند. پایش عملکردی در حوزه توربین‌های گازی با ارائه‌ی پارامترهای سنجش عملکرد نظیر ظرفیت جریان و بازدهی آیزنتروپیک کمپرسور و توربین و همچنین بازدهی حرارتی می‌تواند سطح سلامت تجهیز را مشخص نماید. از دیگر مواردی که در پایش عملکردی توربین‌های گازی مورد بررسی قرار می‌گیرد می‌توان به پایش استارت و خاموشی، پایش ترکیبات گازهای خروجی، پایش توزیع دما در مجرای خروجی توربین گاز و پایش دمای ورودی به توربین نام برد.
توربین بخار به دلیل کار در شرایط دمایی بالا ، فرسایش ناشی از برخورد قطرات میعان شده در طبقات آخر و همچنین امکان شکل‌گیری رسوبات در طبقات ابتدایی، نیازمند پایش وضعیت عملکردی بخش‌های مختلف آن به همراه مانیتورینگ عملکرد کلی است. پایش عملکردی بخش بخار، این امکان را فراهم می‌سازد که پارامترهای عملکردی نظیر بازدهی آیزنتروپیک بخش‌های HP و LP، نرخ حرارتی و توان تولیدی در دو حالت واقعی و مورد انتظار پایش شده و انحرافات آنها مورد ارزیابی قرار گیرد.
از جمله مواردی که در پایش عملکردی بخش کندانسور مورد ارزیابی قرار می‌گیرد، شامل انحراف فشار واقعی از فشار مورد انتظار، مادون سردسازی یا subcooling، افزایش دمای آب خنک‌کن و ضریب تمیزی سطوح است. محصول توسعه سافته در این بخش قادر است اطلاعات کاملی از وضعیت کندانسورها و تجهیزات جانبی آنها فراهم آورد.
عملکرد بویلرهای بازیاب، با بررسی شاخص‌هایی نظیر اثربخشی ، دبی و دمای بخارهای تولید شده توسط بویلر بازیاب حرارتی به عنوان محصولات خروجی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. با محاسبه‌ی شاخص‌های مذکور در نرم افزار APM می‌توان از وضعیت کارکردی بویلر در هر سطح فشاری مطلع شد و میزان انحراف آنها را با مقادیر مورد انتظار محاسبه کرد.
پایش مبتنی بر هوش مصنوعی
در پایش مبتنی بر هوش مصنوعی، با بهره‌گیری از تاریخچه داده‌های اخذ شده از سیستم تحت پایش و یادگیری رفتار سیستم در شرایط کارکرد سالم از طریق روش‌های داده‌محور، هرگونه رفتار غیرطبیعی سیستم قابل تشخیص است. ارائه سرویس پایش هوشمند بر مبنای محصول قدرتمندی موسوم به ICMS محقق گردیده است که در سال‌های اخیر در گروه مپنا توسعه داده شده است. تعامل دوسویه‌ی نرم‌افزار پایش هوشمند و فرد متخصص این امکان را فراهم می‌آورد که علاوه بر تشخیص رفتار غیرطبیعی در سیستم، مسیر شناسایی ریشه عیوب نیز هموارتر گردد.
از دیگر خدمات قابل ارائه در بخش سرویس‌های هوشمند می‌توان به طراحی سنسورهای نرم اشاره نمود. از سنسورهای نرم می‌توان در دو رویکرد متفاوت بهره برد. در رویکرد نخست می‌توان از آن به عنوان یک سنسور مجازی در محل‌هایی که به هر دلیل امکان سنسورگذاری میسر نیست، استفاده نمود. در رویکرد دوم، می‌توان از سنسورهای نرم با هدف شبیه‌سازی خروجی سنسورها و پایش عملکرد آنها بهره برد.
پایش کارایی حلقه‌های کنترلی
در بسیاری از فرآیندهای صنعتی باتوجه به افزایش عمر و مستهلک شدن تجهیزات و کالیبراسیون غیراصولی و نادرست آنها، لازم است ارزیابی دقیقی از عملکرد کلی فرآیند، صورت گیرد. در این میان ضرورت وجود ابزار تحلیلی به منظور نظارت منظم و دائمی بر عملکرد حلقه‌های کنترلی که سرمایه هر فرآیندی محسوب می‌شوند، به ویژه برای فرآیندهای نیروگاهی به دلیل داشتن نقش زیربنایی در صنعت برق، احساس می‌شود. محصول CLPA به منظور ایجاد یک نرم افزار یکپارچه و جامع با کاربرد انحصاری برای پایش و بهینه‌سازی عملکرد حلقه‌های کنترلی موجود در نیروگاه‌های گازی، ایجاد شده است.
محصول CLPA درواقع یک نرم‌افزارتحت وب است که به‌صورت آنلاین و آفلاین به ارزیابی و بهبود عملکرد حلقه‌های کنترلی توربین گازی و بخار نیروگاهی به تفکیک مودهای عملکردی نیروگاه، نوع سوخت و نوع مشعل برای واحدهای کاری مختلف براساس بازه زمانی قابل انتخاب توسط کاربر می‌پردازد. نرم‌افزار به صورت آنلاین داده‌های واحد مورد نظر را جمع‌آوری می‌کند و نتایج عملکرد حلقه‌های کنترلی را براساس شاخص‌های عملکردی متعدد در قالب نمودارهای گرافیکی در سه دسته Good، Weak و Bad طبقه بندی می‌کند. درصد این سه کلاس تعیین می‌کند که کنترل‌کننده مربوط به حلقه انتخاب شده نیاز به تنظیم مجدد دارد یا خیر. اگر عملکرد کنترل کننده ضعیف یا بد باشد، وارد مرحله Tuning می‌شود.
پایش تجهیزات قدرت
ژنراتورها و ترانسفورماتورهای قدرت به لحاظ ابعاد، توان خروجی، قیمت و همچنین قابلیت اطمینان سیستم قدرت به عنوان مهمترین تجهیزات شبکه به شمار می روند. این تجهیزات در زمان بهره‌برداری، تحت تنش های چهارگانه (الکتریکی، مکانیکی، گرمایی و محیطی) قرار دارند. از طرفی بسته به نوع ساختار، کارکرد، جنس مواد به کار رفته و... این تجهیزات با گذشت زمان دچار عیب خواهند شد. شناسایی به هنگام این عیوب می‌تواند نقش مهمی را در کاهش هزینه‌های نت ایفا نماید.
پایش ژنراتورهای قدرت
اساساً مهمترین عیوب محتمل در ژنراتورهای قدرت مربوط به عیوب عایقی، عیوب بخش‌های مکانیکی و خرابی‌های مربوط به یاتاقان‌ها می‌باشد. در سبد خدمات و محصولات پایش وضعیت گروه مپنا، پایش ژنراتورهای قدرت در دو بخش تفکیک شده است. دسته اول شامل مجموعه فعالیت‌های نظارتی است که بی‌نیاز از نصب سنسور جدید بوده و لذا هزینه آماده‌سازی بسترهای لازم جهت پایش در این دسته بسیار اندک است. در دسته دوم، با نصب تجهیزات پایش می‌توان به شناسایی و واکاوی عیوب مختلف در ژنراتورها پرداخت. در نمودار زیر می‌توان حوزه‌های مختلف ارائه سرویس و عرضه محصولات در زمینه پایش ژنراتورهای قدرت را مشاهده نمود.
پایش ترانسفورماتورهای قدرت
بر اساس مطالعات انجام شده در خصوص تعيين منشأهاي اصلي بروز عيب در ترانسفورماتورها، اجزایی نظیر تپ چنجر ، هسته و سیم‌پیچ، بوشینگ و ترمینال و مخزن روغن از جمله بخش‌هایی هستند که بيشترين احتمال معیوب شدن را دارند. در سبد خدمات و محصولات پایش وضعیت گروه مپنا، پایش ترانسفورماتورهای قدرت در دو بخش تفکیک شده است. دسته اول شامل مجموعه فعالیت‌های نظارتی است که بی‌نیاز از نصب سنسور جدید بوده و دسته دوم نیازمند نصب تجهیزات پایش جهت شناسایی عیوب مختلف در ترانسفورماتورها می‌باشد. در نمودار زیر می‌توان حوزه‌های مختلف ارائه سرویس و عرضه محصولات در زمینه پایش ترانسفورماتورهای قدرت را مشاهده نمود.
معرفی گزارشات سلامت بخش سرویس
تیم پایش وضعیت مپنا، متشکل از متخصصین توانمند حوزه تجهیزات نیروگاهی با بهره‌گیری از محصولات پایش وضعیت توسعه‌یافته در گروه مپنا، اقدام به آنالیز وضعیت سلامت توربوماشین‌ها و مبدل‌های حرارتی، تجهیزات قدرت و همچنین تجهیزات مربوط به حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر می‌نمایند. در این راستا، گزارشاتی از وضعیت سلامت تجهیز تحت پایش جهت ارائه به مشتریان محترم (بهره‌برداران و مالکین نیروگاه‌ها) تهیه و تدوین می‌گردد. بهره‌گیری از این گزارشات می‌تواند علاوه بر ارتقای فاکتورهایی نظیر قابلیت اطمینان و دسترس‌پذیری، کمک قابل توجهی به برنامه‌ریزی بهینه فرآیند نت نماید.