System kontroli eksploatacji bloków energetycznych i ciepłowniczych

Transkrypt

1 System kontroli eksploatacji bloków energetycznych i ciepłowniczych

2 Nadzór online i optymalizacja procesów wytwarzania energii System Meskan to nowoczesne narzędzie kontroli eksploatacji bloków energetycznych i ciepłowniczych. Jego podstawowym zadaniem jest nadzór online nad procesami wytwarzania energii, a tym samym optymalizacja kosztów jej produkcji. 2

3 Współpraca Politechniki Śląskiej i PROCOM SYSTEM S.A. System Meskan jest wspólnym dziełem Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej w Gliwicach oraz PROCOM SYSTEM S.A. 3

4 Wiarygodne wartości pomiarów - metoda rachunku wyrównawczego Gaussa Meskan jest systemem kontroli eksploatacji bloków energetycznych i ciepłowniczych, w którym do walidacji pomiarów zastosowano metodę rachunku wyrównawczego Gaussa. Metoda ta stosowana jest od wielu lat przez Instytut Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej w badaniach procesów cieplnych. Pozwala ona na uzyskanie wiarygodnych wyników parametrów eksploatacji oraz wskaźników charakteryzujących proces wytwarzania energii elektrycznej i ciepła. 4

5 Podstawowe funkcje systemu Meskan ocena energetyczna eksploatacji bloków elektrowni i elektrociepłowni za zadany okres pracy, w tym: wyznaczanie sprawności energetycznej i wskaźnika jednostkowego zużycia energii chemicznej paliw na wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła wyznaczanie parametrów i wskaźników eksploatacyjnych maszyn i urządzeń energetycznych określanie niepewności obliczeń i analiza statystyczna głównych wskaźników techniczno-ekonomicznych 5

6 Podstawowe funkcje systemu Meskan - c.d. wyznaczenie odchyleń wskaźnika jednostkowego zużycia energii paliw od poziomu określonego referencyjnymi parametrami eksploatacji wyznaczanie charakterystyk energetycznych i kosztów wytwarzania energii symulacja wpływu podstawowych parametrów eksploatacyjnych na zużycie paliwa i uzyskiwane wskaźniki tworzenie raportów i wykresów 6

7 Lokalizacja systemu Meskan w sieci zakładowej Meskan może pracować jako autonomiczny system informatyczny, ale jego wielką zaletą jest możliwość komunikowania się także z innymi systemami zewnętrznymi i zasilanie ich swoimi danymi wynikowymi. 7

8 Lokalizacja Meskan w sieci zakładowej

9 Korzyści wynikające z wdrożenia systemu Meskan dostęp do wiarygodnej informacji o stanie eksploatacji bloków oraz kosztach wytwarzania energii utrzymywanie optymalnej sprawności maszyn i urządzeń energetycznych obniżenie zużycia paliw i kosztów eksploatacji wiedza o miejscach występowania i wielkości strat energii możliwość przeprowadzania analiz bilansów energetycznych poszczególnych zespołów technologicznych 9

10 Korzyści wynikające z wdrożenia systemu Meskan c.d. ocena prawidłowości działania aparatury pomiarowej możliwość badania wpływu zmian parametrów eksploatacji na zużycie paliwa, z uwzględnieniem wzajemnych powiązań możliwość określania efektywności przedsięwzięć modernizacyjnych obniżenie kosztów badań i analiz wykonywanych przez firmy zewnętrzne zmniejszenie ryzyka błędu w działaniach związanych z poprawą efektywności wytwarzania energii elektrycznej i ciepła 10

11 Struktura systemu Meskan Ze względu na realizowane zadania, w strukturze systemu Meskan wyodrębniono sześć głównych modułów funkcjonalnych: moduł akwizycji i przetwarzania danych moduł walidacji pomiarów moduł oceny energetycznej eksploatacji moduł diagnostyki energetycznej moduł symulacji moduł graficznej prezentacji, raportowania i archiwizacji Modułowa budowa systemu pozwala na różnicowanie jego konfiguracji w zależności od potrzeb oraz na modyfikację w czasie eksploatacji (np. aktualizację modułów po modernizacji układów technologicznych). 11

12

13 Moduł akwizycji i przetwarzania danych Meskan wyposażony został w szereg funkcji służących do akwizycji i przetwarzania danych. Dane te mogą być pobierane z różnych zewnętrznych systemów automatyki. Możliwa jest akwizycja w standardzie OPC, poprzez widoki SQL lub pliki tekstowe. Moduł akwizycji i przetwarzania automatycznie uzupełnia bazę danych, o wartości wprowadzone lub obliczone po wystąpieniu przerwy w komunikacji z systemami udostępniającymi te dane. Obliczenia mogą być uruchamiane automatycznie w cyklach quasi online, dobowych, miesięcznych lub rocznych, bądź na żądanie w dowolnym czasie, np. po wprowadzeniu korekt danych pomiarowych. 13

14 Moduł walidacji pomiarów Systemy pomiarowe dostarczają dane obarczone błędami. Tradycyjna walidacja pomiarów pozwala jedynie na identyfikację błędów grubych np. uszkodzeń torów pomiarowych. Moduł walidacji pomiarów systemu Meskan umożliwia minimalizację wszystkich błędów pomiarowych. Wyznaczenie wiarygodnych wartości wyników pomiarów uzyskuje się metodą rachunku wyrównawczego Gaussa. Oprócz danych dotyczących zmierzonych i niezmierzonych parametrów eksploatacji, użytkownik otrzymuje informacje o jakości wyników tych pomiarów. 14

15 Korzyści z zaawansowanej walidacji pomiarów metodą Gaussa pełna i wiarygodna informacja o przebiegu procesu kontrola poprawności wskazań systemu pomiarowego obliczanie niepewności parametrów i wskaźników określających warunki eksploatacyjne wczesne wykrywanie nieprawidłowości w pracy aparatury pomiarowej i ograniczenie kalibracji czujników pomiarowych bezpieczniejsza praca, bliżej parametrów optymalnych, przekłada się wprost na korzyści finansowe 15

16 Przykłady zastosowania metody zaawansowanej walidacji pomiarów PGE Elektrownia Opole S.A. PKE S.A. Elektrownia Jaworzno ZEW Kogeneracja S.A. we Wrocławiu Wg danych literaturowych (*) czas zwrotu nakładów inwestycyjnych poniesionych na wdrożenie metody zaawansowanej walidacji pomiarów wynosi 4-8 miesięcy. Roczne korzyści kształtują się najczęściej na poziomie powyżej 0,5 mln EURO/rok. * BELSIM Enhancing production data for improved performance 16

17 Moduł oceny energetycznej eksploatacji Moduł oblicza globalne i lokalne wskaźniki charakteryzujące warunki eksploatacji. Dla najważniejszych wskaźników wyznaczana jest niepewność obliczeń. Obliczane wskaźniki globalne: jednostkowe zużycie ciepła jednostkowe zużycie energii chemicznej paliw Obliczane wskaźniki lokalne: sprawność energetyczna i względne straty energii w kotle sprawność wewnętrzna grup stopni turbiny spiętrzenie temperatury i przechłodzenie skroplin w wymiennikach ciepła sprawności pomp i wentylatorów 17

18 Obliczenia energetyczne zgodne z normami dla układów kogeneracyjnych obliczana jest produkcja energii elektrycznej wytworzonej w wysokosprawnej kogeneracji oraz oszczędność energii pierwotnej, zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki dla jednostek, w których spalana jest biomasa obliczana jest energia elektryczna i ciepło wytwarzane z odnawialnych źródeł energii, zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki 18

19 Moduł symualcji Moduł symulacji pracy bloku instalowany jest w systemach Meskan, dla których opracowano model symulacyjny. Model symulacyjny zawiera modele termodynamiczne i empiryczne, pozwalające użytkownikowi na symulację wpływu ważniejszych parametrów eksploatacji na pracę bloku i osiągane wskaźniki. Moduł symulacji jest najbardziej zaawansowanym obliczeniowo modułem, wykorzystującym techniki modelowania analitycznego, regresyjnego i techniki zaliczane do tzw. sztucznej inteligencji. Umożliwia pełną diagnostykę energetyczną eksploatacji oraz badanie wpływu zmian warunków eksploatacji na uzyskiwane osiągi i energochłonność wytwarzania. Umożliwia również ocenę energetyczną i ekonomiczną planowanych przedsięwzięć modernizacyjnych. 19

20 Przykładowy schemat modułu symulacji

21 Moduł diagnostyki energetycznej Moduł diagnostyki energetycznej określa referencyjne parametry eksploatacji w funkcji obciążenia i oblicza odchylenia wskaźnika jednostkowego zużycia energii chemicznej paliw (tzw. odchylenia eksploatacyjne), spowodowane odchyleniami rzeczywistych parametrów eksploatacji od wartości referencyjnych. Jest on modułem kluczowym z uwagi na identyfikację źródeł nadmiernych strat energii i podjęcie działań mających na celu obniżenie energochłonności procesu i kosztów wytwarzania. 21

22 Budowa modułu diagnostyki Moduł diagnostyki może być zbudowany w oparciu o krzywe korekcyjne i charakterystyki energetyczne urządzeń lub w oparciu o model symulacyjny. Lista parametrów do obliczeń odchyleń eksploatacyjnych uzależniona jest od wymagań użytkownika i przyjętego wariantu rozwiązania. Moduł ma wbudowaną funkcję analizy ekonomicznej strat, spowodowanych odchyleniem rzeczywistego stanu eksploatacji od stanu referencyjnego. 22

23 Moduł graficznej prezentacji, raportowania i archiwizacji wyników System Meskan posiada pakiet programów graficznych, pozwalających na prezentację danych pomiarowych i wyników obliczeń na schematach synoptycznych oraz w formie wykresów. Moduł graficzny obejmuje również programy raportujące, służące do generowania raportów w różnych konfiguracjach oraz umożliwiające eksport danych i archiwizację wyników. 23

24 Wskaźniki oceny eksploatacji schemat synoptyczny 24

25 Wskaźniki oceny eksploatacji schemat synoptyczny 25

26 Przyjazny interfejs obsługi Interfejs graficzny systemu Meskan umożliwia prezentację wyników w postaci schematów synoptycznych, raportów i wykresów oraz eksport i archiwizację wyników. Interfejs zapewnia także możliwość zarządzania uprawnieniami użytkowników systemu. Interfejs pozwala na: powtarzanie obliczeń po wprowadzeniu korekt elastyczne definiowanie dowolnych raportów prezentujących wyniki obliczeń systemu tworzenie konfigurowalnych wykresów i przejrzystych schematów technologicznych eksportowanie wyników obliczeń do innych systemów dzięki możliwości dostosowania do standardu komunikacji lub zgodnie z formatami HTML, XML, XLS, TXT lub CSV 26

27 Nowoczesna technologia informatyczna Oprogramowanie systemu Meskan zrealizowano w oparciu o bazę danych Oracle 10g w technologii klient-serwer z wykorzystaniem środowiska JAVA. Oprogramowanie serwera pracuje w środowisku systemu Windows 2000/2003 Server. Jako stacje robocze wykorzystywane są komputery klasy PC wyposażone w MS Excel oraz przeglądarki internetowe z włączoną obsługą Javascript. 27

28 Zapraszamy do współpracy PROCOM SYSTEM S.A. Grupa Kapitałowa Elektrotim ul. Stargardzka 8a, Wrocław POLITECHNIKA ŚLĄSKA Instytut Techniki Cieplnej ul. Konarskiego 18, Gliwice Małgorzata Bydlińska-Dradrach prof. dr hab. inż. Henryk Rusinowski Dyrektor Zakładu Informatyki Przemysłowej tel tel tel. kom