Bachmann контроллерлері теңіз желі платформаларында болжамды техникалық қызмет көрсетуді қалай қамтамасыз етеді

Бұл техникалық мақала Bachmann electronic-тің M1 контроллер сериясы теңіздегі қатал ортада жұмыс істейтін жел турбиналары үшін интеграцияланған жағдайды бақылауды қалай қамтамасыз ететінін қарастырады. Солтүстік теңіз, Балтық теңізі және Шығыс Қытай теңізіндегі 347 турбинаның деректеріне негізделген, Bachmann-ның интеграцияланған тәсілін қолданатын нысандар дәстүрлі жүйелерге қарағанда мойынтірек ақауларын 12 апта ертерек анықтап, жоспарланбаған тоқтауларды 73% және техникалық қызмет көрсету шығындарын 41% азайтады. Нақты өмірлік кейстер шекарадағы болжамды аналитика арқылы миллиондаған долларлық жылдық үнемдеуді көрсетеді.

Неліктен теңіз желі қатты автоматтандыру шешімдерін талап етеді

Теңіздегі жел турбиналары өнеркәсіптік автоматтандырудағы ең қатал жұмыс жағдайларына тап болады. Тұзды шашу қорғалмаған электрониканы коррозиялайды. Үздіксіз діріл механикалық қосылыстарға әсер етеді. Қатты ауа райы жөндеуге қолжетімділікті шектейді. Сондықтан басқару жүйелері қалыпты өнеркәсіптік талаптардан асып түсуі керек.

Дәстүрлі бақылау шешімдері бұл ортада жиі мерзімінен бұрын істен шығады. Діріл, температура және қуат сапасы үшін бөлек жүйелер бірнеше ақау нүктелерін тудырады. Bachmann electronic теңіздік жаңартылатын энергия қолданбаларына арнайы жасалған интеграцияланған контроллерлер арқылы осы қиындықтарды шешеді.

Bachmann-ның теңіз желі автоматтандыру нарығындағы орны

Bachmann electronic тек миссиялық маңызды инфрақұрылымдық қолданбаларға назар аударады. Олардың M1 контроллер сериясы детерминистік PLC орындауын DCS стиліндегі артықшылық мүмкіндіктерімен біріктіреді. Сонымен қатар, олар жел турбиналарының коммуникациялары үшін халықаралық стандарт IEC 61400-25 талаптарына толық сәйкес келеді.

Нәтижесінде, әлемдегі ірі теңіз желі дамытушылары Bachmann-ды өздерінің таңдаулы басқару платформасы ретінде белгілейді. Жағдайды бақылауды турбина контроллеріне тікелей біріктіру бөлек жабдықты жоя отырып, деректер сапасы мен сенімділігін арттырады.

Интеграцияланған жағдайды бақылау: бөлек жүйелерді жою

Көптеген теңіздегі турбиналар дәстүрлі түрде әртүрлі бақылау функциялары үшін бөлек жүйелерді қажет етті. Діріл талдауы арнайы жабдықты қолданды. Температураны бақылау қосымша енгізу/шығуды талап етті. Қуат сапасы арнайы аспаптарды қажет етті. Bachmann осы барлық функцияларды стандартты турбина контроллеріне тікелей енгізеді.

Бұл интеграция әр турбинаға арналған ондаған компоненттерді жояды. Ол шкафтың орнын шамамен 40 пайызға азайтады. Ең бастысы, арнайы бағдарламалаусыз жетілдірілген болжамды аналитика үшін үздіксіз деректер интеграциясын қамтамасыз етеді.

Солтүстік теңіздегі теңіз жел электр станциясы бұл біріктірілген мәліметтерді пайдаланып негізгі мойынтіректің ақауын сәтсіздіктен 12 апта бұрын анықтады. Олар қолайлы ауа райы кезеңінде ауыстыруды жоспарлап, 2,8 миллион доллар шұғыл жөндеу шығындары мен өндіріс жоғалтудан сақтады. Біріктірілген тәсіл бөлек жүйелерге қол жетпейтін үздіксіз мәліметтерді қамтамасыз етті.

50 кГц үлгілеу жиілігінде шеттегі діріл талдауы

Bachmann контроллерлері турбина контроллерінде жоғары жылдамдықтағы діріл талдауын орындайды. Олар акселерометр мәліметтерін 50 кГц дейінгі жиілікте үлгілейді. Құрастырылған жылдам Фурье түрлендіру алгоритмдері шикі уақыт доменіндегі мәліметтерді нақты уақытта қолдануға болатын жиілік спектрлеріне айналдырады.

Бұл шеттегі өңдеу тәсілі айтарлықтай артықшылықтар ұсынады. Ол шикі мәліметтерді ағынмен жіберуге қарағанда жағалауға желі трафигін 95 пайызға азайтады. Бұл бұлттағы талдауды күтпей-ақ дереу ескертулерді іске қосады. Сондай-ақ желі үзілістері кезінде жұмысын жалғастырады.

Германиялық теңіз жобасы беріліс тістері жарықтарын дәстүрлі бақылаудан алты апта бұрын анықтады. Ерте ескерту тыныш теңізде жоспарлы ауыстыруға мүмкіндік беріп, турбинаның тоқтап қалуынан және шұғыл кемені жалға алу шығындарынан 1,7 миллион доллар үнемдеді.

Іс-тәжірибе: Шотландиялық теңіз жел электр станциясы 98,9 пайыз қолжетімділікке жетті

Солтүстік теңізде жұмыс істейтін 60 турбиналы теңіз жел электр станциясы қолжетімділік деңгейі үнемі 91 пайыздан төмен болды. Бірнеше бөлек бақылау жүйелері мәліметтерді оқшаулап, алдын ала техникалық қызмет көрсетуді қиындатты. Операторлар ақауларды көбінесе олар болғаннан кейін ғана анықтайтын.

Ферма барлық турбиналарды Bachmann MX213 контроллерлерімен қайта жабдықтады, оларда біріктірілген жағдайды бақылау жүйесі бар. Жаңа жүйе діріл талдауын, температураны бақылауды және қуат сапасын өлшеуді бір платформада біріктірді. Мәліметтер жағалаудағы SCADA жүйесімен үздіксіз интеграцияланды.

Қайта жабдықтаудан кейінгі 24 ай ішінде орташа турбина қолжетімділігі 98,9 пайызға дейін өсті. 7,9 пайыздық ұлғаю жыл сайын желіге 22 000 мегаватт-сағат қосымша өндіріс әкелді. Қуат бағаларының ағымдағы деңгейінде бұл турбиналар санын көбейтпей жыл сайын шамамен 3,5 миллион доллар қосымша табыс білдіреді.

Іс-тәжірибе: Қытайлық теңіз платформасы қанат мұздануын 48 сағат бұрын болжайды

Шығыс Қытай теңізіндегі теңіз жел электр станциясы қысқы мезгілде қанаттардың мұздануына байланысты өндірістің айтарлықтай төмендеуін бастан кешірді. Мұздың жиналуы қанаттардың аэродинамикасын өзгертеді, қуат шығуын азайтады және жетектерге зақым келтіретін теңгерімсіз жүктемелерді тудырады. Дәстүрлі мұз анықтау өндіріс төмендегеннен кейін ғана мұздануды анықтайтын.

Инженерлер Bachmann контроллерлерін метеорологиялық болжамдармен нақты уақыттағы қуат қисығы талдауын біріктіру үшін бағдарламалады. Тарихи деректерге негізделген машина оқыту модельдері мұздану оқиғаларын 48 сағат бұрын алдын ала болжайды. Операторлар мұздың жиналуын азайту үшін турбина параметрлерін алдын ала реттейді.

Болжамды жүйе мұз пайда болғанға дейін байқалмаған жоғалған генерациядан жыл сайын шамамен $1.2 миллионды қалпына келтіреді. Сонымен қатар, ол теңгерімсіз жұмыс салдарынан механикалық кернеуді азайтып, беріліс қорабының қызмет ету мерзімін ұзартады.

Іс-тәжірибе: Нидерланды теңіз жобасы техникалық қызмет көрсету шығындарын 41 пайызға қысқартты

Нидерландыдағы теңіздегі жел электр станциясы 75 турбинаны басқаратын Bachmann-ның біріктірілген жағдайын бақылау жүйесін бүкіл парк бойынша енгізді. Жүйе діріл белгілерін, майдағы бөлшектер санын, генератор мойынтіректерінің температурасын және қуат сапасы параметрлерін үздіксіз бақылайды.

Болжамды аналитика алгоритмдері ақаулардың дамуын ерте кезеңдерде анықтайды. Техникалық қызмет көрсету топтары ақау пайда болуға дейін төрттен сегіз аптаға дейін ескертулер алады. Бұл жоспарланған ауа райы терезелерінде жоспарлы араласулар жасауға мүмкіндік береді, шұғыл әрекеттердің орнына.

Үш жылдық жұмыс барысында жалпы техникалық қызмет көрсету шығындары тарихи орташа көрсеткіштерге қарағанда 41 пайызға төмендеді. Жоспарланбаған тоқтап қалу 73 пайызға азайды. Жинақталған үнемдеу $4.6 миллионға жетіп, шектеулі ауа райында шұғыл теңізге шығуларды азайту арқылы қауіпсіздікті жақсартты.

Іс-тәжірибе: Дания теңізіндегі жел электр станциясының шұғыл қалпына келтіруі

Данияның теңіздегі жел электр станциясында өндірістің ең жоғары кезеңінде турбинаның Bachmann контроллері маңызды ақауға ұшырады. Турбина жұмыссыз қалды, күн сайын шамамен $12,000 потенциалды табыс жоғалтты. Теңізге шығу үшін ауа райы терезелері шектеулі және болжамсыз болды.

Біздің техникалық топ шұғыл қоңырау алып, Роттердамдағы қоймамызда Bachmann MX213 контроллерінің ауыстырмалы нұсқасын анықтады. Біз DHL Express арқылы екі сағат ішінде құрылғыны жөнелтіп, келесі таңға дейін Эсбьерг портына жеткіздік — жалпы 14 сағаттық транзит уақыты.

Қызмет кемесі қолжетімді ауа райы терезесінде шықты, және техник мамандар орнатуды үш сағат ішінде аяқтады. Турбина ақаудан кейін үш күн ішінде қызметке қайта қосылды, стандартты арналар арқылы үш аптаға дейінгі күту мерзімімен салыстырғанда. Жылдам әрекет шамамен $360,000 өндірістің жоғалуын болдырмады.

7-қадамдық Bachmann жағдайын бақылау енгізу хаттамасы

1. Сенсорларды таңдау және стратегиялық орналастыру: Мақсатты жабдыққа сәйкес жиілік диапазоны бар акселерометрлерді таңдау. Негізгі подшипник, беріліс қорабының кіріс/шығыс және генератор подшипниктеріне орнату. Герметикалық тығыздалған теңіздік деңгейдегі сенсорларды пайдалану.
2. SolutionCenter-де контроллер конфигурациясы: Жоғары жылдамдықты дірілді үлгілеу үшін аналогтық кіріс модульдерін конфигурациялау үшін Bachmann инженерлік ортасын пайдалану. Үлгілеу жиілігін күтілетін ақау жиіліктеріне байланысты 25 кГц пен 50 кГц аралығында орнату.
3. FFT және талдау алгоритмдерін бағдарламалау: Нақты уақыттағы спектрлік талдау үшін кіріктірілген FFT функция блоктарын енгізу. Подшипник ақауларын анықтау үшін конвертті анықтауды конфигурациялау. Жиілікке тән дабыл шектерін орнату.
4. Жердегі SCADA жүйесімен деректер интеграциясы: Деректерді қауіпсіз жіберу үшін OPC UA серверін конфигурациялау. Деректер көлемін оңтайландыру үшін шикі уақыттық толқындар орнына спектрлерді жіберу.
5. Бастапқы жазба және статистикалық модельдеу: Қалыпты жұмыс кезінде 30 күндік бастапқы деректерді жазу. Әр өлшеу нүктесі үшін статистикалық нормаларды орнату. Жүктеме мен жылдамдық өзгерістерін ескеру.
6. Көп деңгейлі ескерту конфигурациясы: Ескерту шектерін бастапқы амплитуданың екі есесіне орнату. Маңызды дабылдарды бастапқының үш есесіне орнату. Жылдам деградацияны анықтау үшін өзгеріс жылдамдығы бойынша ескертулерді енгізу.
7. Қашықтан тексеру және сынау: Жүйенің реакциясын тексеру үшін модельделген ақауларды енгізу. Ескерту сигналдарының бақылау бөлмесіне бес секунд ішінде жетуін растау. Қосалқы байланыс жолдарына ауысуды сынау.

Теңіз желі операциялары үшін маңызды қосалқы бөлшектер стратегиясы

Теңіз операциялары қосалқы бөлшектердің қолжетімділігі бойынша ерекше қиындықтарға тап болады. Ауа райы жағдайлары қолжетімділікті шектейді, көбінесе жылдағы белгілі айларға ғана. Сондықтан маңызды қосалқы бөлшектерді стратегиялық логистикалық базаларда орналастыру өте маңызды.

Біздің ұйым жеті аймақтық қоймада 16 миллион долларлық автоматтандыру қорын ұстайды. Біз теңіз желі қолданбаларына арналған MX213 контроллерлері, қуат көздері модульдері, байланыс процессорлары және I/O модульдері сияқты түпнұсқа Bachmann электрондық компоненттерін қорда ұстаймыз.

Bachmann-нан бөлек, біз Allen-Bradley, Bently Nevada, GE Fanuc, Emerson, ABB, Siemens, Schneider Electric, Honeywell және Yokogawa өнімдерін де қорда ұстаймыз. Біздің тәулік бойы жұмыс істейтін жедел қызметіміз тапсырыс расталғаннан кейін екі сағат ішінде жөнелтіледі.

Теңіз операцияларын қолдайтын жаһандық логистикалық желі

Теңіз жел электр станциялары порттар мен кемелерге жетуді қамтамасыз ететін арнайы логистикалық қолдауды қажет етеді. Біздің логистикалық серіктестіктеріміз теңіздегі логистикалық базаларға жылдам жеткізуді қамтамасыз етеді:

• DHL Express: Негізгі порт қалаларына 24-48 сағат ішінде халықаралық басымдық қызметі
• FedEx Priority: Солтүстік Америка мен Еуропада теңіз логистика орталықтарына келесі жұмыс күні жеткізу
• UPS Worldwide Expedited: Жоспарланған талаптар үшін толық бақылаумен уақытқа сай жеткізу
• Әуе тасымалы: Сахналық порттарға көп көлемді жеткізілімдер үшін үнемді нұсқа

Барлық жеткізілімдер теңіз логистика талаптары мен теңіз жабдығын кедендік тазарту бойынша жергілікті агенттермен үйлестіруді қамтиды.

Тәжірибелі жел автоматтандыру инженерлерінен техникалық қолдау

Біздің қолдау тобымызда бұрынғы Bachmann жүйесін біріктіргіштер мен теңіз желісін автоматтандыру мамандары бар. Әрбір команда мүшесінің жел турбинасын басқару және жағдайды бақылау жүйелерінде кемінде 12 жылдық тәжірибесі бар.

Тайваньдағы клиент жаңа теңіз жобасы үшін жетілдірілген діріл талдауын баптауда көмек қажет етті. Біздің инженеріміз оларға FFT параметрлерін таңдау және дабыл шегін әзірлеуде қашықтан нұсқау берді. Жүйе жұмыс істеген алғашқы жылы үш дамып келе жатқан беріліс қорабы мәселесін сәтті анықтады.

Біз төтенше жағдайлар үшін тәулік бойы телефондық қолдау көрсетеміз. Стандартты техникалық сұрақтарға екі жұмыс сағаты ішінде жауап беріледі. Барлық қолдау төтенше жағдайлар үшін қашықтан ақау жою көмегін тегін қамтиды.

Автордың пікірі: 16 жылдық теңіз желісі тәжірибесі

Менің Солтүстік теңіз, Балтық және Азия-Тынық мұхиты аймақтарындағы теңіз желісін автоматтандыруды қолдау тәжірибемде сәтті жағдайды бақылау бағдарламаларында тұрақты үлгілерді байқадым. Ең тиімді фермаларда үш сипаттама бар: турбина контроллерінде тікелей біріктірілген бақылау, шеткі аналитика арқылы жедел жауап және жылдам қалпына келтіру үшін сенімді қосалқы бөлшектер логистикасы.

Мен әрбір теңіз желісін басқарушыға үш нақты әрекетті ұсынар едім:

• Турбина контроллерінде бөлек қосымша жүйелердің орнына біріктірілген жағдайды бақылауды енгізіңіз. Бұл ақау нүктелерін жояды және деректер сапасын жақсартады.
• Шеткі аналитиканы турбина деңгейінде ақауларды анықтау үшін баптаңыз. Желілік үзілістер бақылау мүмкіндіктерін өшірмеуі керек.
• Маңызды қосалқы бөлшектерді қажет болмас бұрын өңірлік логистикалық базаларда орналастырыңыз. Ауа райы жағдайлары жеткізу тізбектерін күтпейді.

Осы тәжірибелерді ұстанатын нысандар ақауларды дәстүрлі әдістерді қолданатындарға қарағанда 8-12 апта ертерек анықтайды. Бір ірі ақаудың алдын алу әдетте бірнеше жылдық алдын алу инвестицияларын ақтайды.

Болашақ трендтер: Жасанды интеллектпен жетілдірілген болжамды аналитика

Bachmann жасанды интеллектіні біріктіру арқылы жағдайды бақылау мүмкіндіктерін жетілдіруді жалғастыруда. Қазіргі заманғы контроллерлер енді машиналық оқыту модельдерін тікелей шеткі жабдықта іске қосып, ақауларға дейінгі нәзік үлгілерді анықтайды.

Швед теңіздегі жел электр станциясы 50 турбинаға жасанды интеллект негізіндегі аналитиканы енгізді. Жүйе әрбір жеке турбинаның қалыпты жұмыс үлгілерін үйренді, өндірістік айырмашылықтарды ескере отырып. Бірінші жылы ол дәстүрлі шекті бақылау байқамаған төрт дамып келе жатқан ақауды анықтады. Бағаланған үнемдеу 2,3 миллион долларды құрады.

Бұл технологиялар жетілген сайын, болжамдық дәлдік одан әрі жақсарады деп күтілуде. Теңіздегі жел электр станциялары күнтізбеге негізделген техникалық қызметтен шынымен жағдайға негізделген операцияларға өтеді, бұл шығындарды одан әрі азайтып, қолжетімділікті арттырады.

Жиі Қойылатын Сұрақтар

Q: Bachmann контроллерлері басқа өндірушілердің теңіздегі SCADA жүйелерімен біріктіріле ала ма?
A: Иә, әрине. Bachmann IEC 61400-25 (жел турбина стандарты), OPC UA, Modbus TCP және Profibus сияқты бірнеше өнеркәсіптік стандартты коммуникация протоколдарын қолдайды. Олар Siemens, Emerson, ABB және басқалардың негізгі SCADA платформаларымен мінсіз қосылады. Біздің инженерлер теңіз жобалары үшін жүздеген аралас өндірушілер интеграциясын баптады.

Q: Bachmann контроллерлерін теңіздегі нысандарға шұғыл жеткізу уақыты қандай?
A: Біздің тәулік бойы шұғыл жіберу тапсырыс расталғаннан кейін екі сағат ішінде жүреді. Негізгі теңіздегі логистикалық базаларға жеткізу: Солтүстік теңіз порттарына (Роттердам, Эсбьерг, Абердин) 24 сағат, Азия-Тынық мұхиты логистикалық орталықтарына (Сингапур, Шанхай) 48 сағат және бүкіл әлем бойынша 72 сағат. Біз сіздің кемелер кестесімен үйлестіріп, бөлшектер ауа райы жағдайлары жабылардан бұрын жетуін қамтамасыз етеміз.

Q: Жел турбиналарына арналған тағы қандай автоматтандыру брендтерін қолдайсыздар?
A: Біз Allen-Bradley, Bently Nevada, GE Fanuc, Emerson, ABB, Siemens, Schneider Electric, Honeywell және Yokogawa өнімдерін қорымызда ұстап, қолдау көрсетеміз. Брендтер арасындағы біздің сараптамамыз клиенттерге бірнеше өндірушінің турбиналарын бір көзден қосалқы бөлшектер мен техникалық қолдау арқылы басқаруға көмектеседі. Көптеген заттар аймақтық қордан сол күні жеткізіледі және тәулік бойы шұғыл қолжетімділік бар.

Қорытынды

Bachmann электронды біріктірілген жағдайды бақылау тәсілі теңіздегі жел энергиясын өндіру операцияларын өзгертеді. Діріл талдауын, температураны бақылауды және қуат сапасын өлшеуді турбина контроллеріне тікелей енгізу арқылы операторлар ақауларды дәстүрлі жүйелерге қарағанда айлар бұрын анықтай алады. Нақты қолданулар жоспарланбаған тоқтап қалуларды 73 пайызға азайтуды және техникалық қызмет көрсету шығындарын 41 пайызға төмендетуді көрсетеді. Бұл технологияны сенімді қосалқы бөлшектерді жоспарлау және тәулік бойы логистикалық қолдауымен біріктіру теңіздегі активтердің максималды қолжетімділігін қамтамасыз етеді. Шынайы Bachmann компоненттерін, тәжірибелі жел автоматтандыру инженерлерін және жаһандық жылдам жеткізу мүмкіндіктерін ұсынатын провайдермен серіктес болыңыз. Сіздің теңіздегі табысыңыз осы таңдауларға байланысты.