6 Predictive Analytics-Fallstudien

Stromerzeugungsunternehmen haben gut entwickelte Pläne zur Verbesserung der Anlagenleistung in Bezug auf Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit, Effizienz und Compliance umgesetzt. Die meisten Unternehmen haben jedoch ein Leistungsplateau erreicht – was ihre Fähigkeit untergräbt, Unternehmensziele, Zielsetzungen und Strategien zu erreichen.

Das Problem wird durch alternde Geräte verschlimmert; „Right-Sizing“-Initiativen; die Pensionierung qualifizierter Arbeiter; jüngeres, unerfahrenes Personal; und restriktive OEM-Serviceverträge.

Das Ergebnis ist eine Leistungslücke bei der Ausrüstung, die die Unternehmensleistung behindert. Wenn Geräte nicht die Erwartungen erfüllen, sendet dies eine Schockwelle durch das gesamte Unternehmen – was den normalen Betrieb, die Wartungsverfahren und die finanzielle Leistung stört.

Für Stromerzeugungsunternehmen, die die Lücke in der Geräteleistung schließen möchten, ermöglicht die EPI*Center-Softwarelösung von SmartSignal den Betreibern, die Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Effizienz und Compliance der Geräte über ihr derzeitiges Plateau hinaus zu erhöhen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Zustandsüberwachungstools wie der Schwingungsüberwachung bietet EPI*Center frühzeitige, umsetzbare Warnungen vor anormaler Leistung in allen kritischen Systemen und Betriebszuständen.

Herausforderungen für die am besten geführten Anlagen

Um den Wert von Predictive Analytics besser zu verstehen, finden Sie im Folgenden eine Auswahl von kundenverifizierten EPI*Center-Fallgeschichten. Es ist wichtig zu beachten, dass alle diese Stromerzeugungsunternehmen:

• Strenge präventive Wartungsprogramme durchgeführt.

• Angewandte „State-of-the-Art“ Condition Monitoring Programme, z.B. Schwingungsüberwachung, Thermografie usw.

• Verwendete „Trend“-Programme, die den Industriestandards entsprechen, für vorrangige Geräte in ihrer gesamten Flotte.

Trotz dieser Programme und eines gut ausgebildeten Personals stellten diese Operationen fest, dass auf unvorhersehbarer Basis weiterhin Geräteprobleme auftraten. Aus diesem Grund haben diese Dienstprogramme beschlossen, Predictive Analytics von EPI*Center hinzuzufügen, um frühzeitig umsetzbare Warnungen vor auftretenden Fehlern zu erhalten.

Predictive Analytics in Aktion

Jede der folgenden Fallgeschichten beschreibt eine Situation, in der SmartSignal-Kunden eine Frühwarnung in einen nachweisbaren Wert verwandelt haben. In jedem Fall wurde das aufkommende Problem nicht durch traditionelle Zustandsüberwachungs- oder Trending-Programme identifiziert. Die Probenahme dient:

• Heben Sie die breite Palette kritischer Geräte hervor, für die EPI*Center prädiktive Analysen bietet.

• Einblicke in die typischen Aktionen geben, die durch EPI*Center WatchList-Vorfälle ausgelöst werden.

• Detaillieren Sie den resultierenden Wert.

Schließlich wurden die folgenden Fallgeschichten absichtlich ausgewählt, um eine Reihe von Ausrüstungen und Problemen von Kraftwerken für fossile Brennstoffe darzustellen. In allen Fällen haben die Kunden der SmartSignal Corporation zugestimmt, diese Ereignisse aus dem wirklichen Leben ohne Markenzeichen offenzulegen.

Fallstudie Nr. 1 – Lufterhitzer-Stützlagerproblem

Problem:Am 22. Dezember begannen hohe Temperaturen der Lufterhitzer-Stützlager, Vorfälle in der WatchList zu veröffentlichen – einer ausnahmebasierten Liste von Geräten und Systemen, die auf abnormale Leistung hinweisen.

Genauer gesagt stieg die Lagertemperatur eines Sekundärlufterhitzers einer Anlage für fossile Brennstoffe um 40 Grad Fahrenheit über den Wert, der basierend auf der prädiktiven Analyse des EPI*Center für die Umgebungstemperatur als normal angesehen würde. Dieser Anstieg wurde von keinem der anderen Anlagensysteme, z. B. DCS, Zustandsüberwachungsprogramme usw., als abnormal angesehen.

Lösung:Die Bediener fügten diesem Lager 3,5 Gallonen Öl (25 bis 30 Gallonen Kapazität) hinzu und die Temperatur ging wieder zurück und läuft seitdem normal.

Vorteile:Die EPI*Center-Frühwarnung bei anormalen Temperaturen führte zur Ölzugabe und verhinderte so mögliche Lagerschäden. Diese Lager haben einen sehr engen Öl-Max/Min-Bereich und waren in der Vergangenheit für die Anlage problematisch. Zuvor war im Juli ein Lufterhitzer-Stützlager ausgefallen.

Zu diesem Zeitpunkt dauerte es neun Tage, um das Problem zu beheben, was zu einem Verlust von 138.804 MWHs führte. Ein ähnlicher Ausfall des Stützlagers würde das Unternehmen allein zwischen 1,5 Millionen $ und 4 Millionen US-Dollar kosten, basierend auf den aktuellen Kosten der verlorenen Energieerzeugung von 10 bis 30 $ pro MWh.

Fallstudie #2 – Frühwarnung vor Kurzschlüssen bei einem Exciter

Problem:Eine Anlage mit zwei Einheiten und einer Kapazität von mehr als 1.500 Megawatt begann damit, Vorfälle wegen hoher Erregerstromstärke in die WatchList zu schreiben. Die Abweichungen waren anfangs 5 ​​Ampere höher und erhöhten sich dann auf 15 Ampere gegenüber den vom EPI*Center geschätzten Normen (d. h. Predictive Analytics).

Lösung:Basierend auf diesen Informationen glaubten die Ingenieure, dass der Anstieg der Erregerstromstärke auf kurzgeschlossene Windungen im Rotor zurückzuführen war. Tatsächlich dauerte es ungefähr zwei Wochen, bis die Anlage von einem über 80 Tage dauernden geplanten Ausfall entfernt wurde, um große Teile der Turbine zu ersetzen und den Generator zurückzuspulen – die ideale Gelegenheit, die Diagnose zu überprüfen.

Als der Erreger während des Ausfalls inspiziert wurde, wurden physische Schäden am Erreger und auch Kurzschlüsse festgestellt. Während des Ausfalls ließ die Anlage den Erreger zurückspulen.

Vorteile:Die Frühwarnung des EPI*Centers vor Kurzschlüssen im Erreger wurde durch den physischen Schaden bestätigt, der bei der Ausfallinspektion des Erregers festgestellt wurde.

Fallstudie Nr. 3 – Frühzeitige Erkennung eines sich entwickelnden Lagerproblems am Turbinengenerator vermeidet einen möglichen Ausfall

Problemstellung:Der Kunde betreibt ein Blockheizkraftwerk mit über 2.000 MW Leistung. Eine ungewöhnlich hohe Lagertemperatur wurde an einem Turbinenlager einer ihrer Einheiten – einer gasbefeuerten 420-MW-Dampfturbine von General Electric – durch das EPI*Center-Niederdruckturbinenmodell von SmartSignal (eines von mehreren im Lösungssatz) festgestellt.

Das Modell bezeichnete dies als abnormales Verhalten, obwohl der Anstieg um 14 Grad deutlich innerhalb der normalen Temperaturschwelle lag. Am selben Tag informierte das PM&D Center das Werk über die Unregelmäßigkeit und das Zentrum überwachte die Situation weiter.

Sechs Tage später stellte EPI*Center einen weiteren leichten, aber signifikanten Schwingungssprung für das Lager fest. Insbesondere war der tatsächliche Sensorsignalwert bei 24 von 36 Datenproben um 1 Mil höher als der „geschätzte Wert“ von SmartSignal. Angesichts dieser bestätigenden Anzeichen für eine Verschlechterung empfahl ein PM&D-Center-Spezialist eine gründlichere Bewertung des Lagers.

Lösung:Zufälligerweise wurde die Einheit für einen geplanten zweiwöchigen Stillstand für die grundlegende Wartung etwa einen Monat später geplant. Aufgrund der Daten aus dem PM&D Center führte das Werk während des geplanten Stillstands eine eingehende Inspektion des Lagers durch.

Da sie außerplanmäßig war, wäre die Lagerinspektion ohne die Predictive Analytics von EPI*Center nicht Teil der normalen Anlagenwartung gewesen. Bei der Inspektion wurde das Lager zusammen mit Riefen an der Welle beschädigt. Das Babbit-Material wurde im Lager ersetzt und der Zapfen wurde geglättet, um das Problem zu beheben.

Vorteile:Ohne die Frühwarnung des EPI*Centers von SmartSignal vor anormalem Geräteverhalten hätte sich das Lager weiter verschlechtert. Dies hätte höchstwahrscheinlich Ende April oder Anfang Mai zu einem Betriebsausfall oder einem erzwungenen Ausfall geführt, wenn die Nachfrage zu steigen beginnt und die Sommersaison beginnt. Durch eine frühzeitige Erkennung wurde auch vermieden, dass sich die Peak Power Reliability Rating (PPRR) des Unternehmens beeinträchtigte.

Die typischen Einsparungen in der Branche liegen je nach Länge des Ausfalls zwischen etwa 503.800 und 655.000 US-Dollar. Wenn der erzwungene Stromausfall während der Spitzenlastzeiten aufgetreten wäre, wären die Kosten für den Ersatzstrom dramatisch in die Höhe geschossen.

Fallstudie Nr. 4 – Frühwarnung vor Innenlagerschäden an einer Kesselspeisepumpe

Problem:Der Kunde hat eine Anlage für fossile Brennstoffe mit einer Kapazität von über 800 MW. Frühwarnungen gaben bekannt, dass die Temperatur der Motorlager der Kesselspeisepumpe anstieg. Diese Warnung trat sieben Tage vor dem Zeitpunkt auf, an dem die Temperaturmesswerte basierend auf herkömmlichen Überwachungsgeräten ein inakzeptables Niveau erreicht hätten.

Lösung:Ein geplanter Stillstand wurde zeitnah zu einem für die Anlage am besten geeigneten Zeitpunkt eingeplant, damit das Lager ausgetauscht werden konnte. Diese Aktion verhinderte einen ungeplanten, erzwungenen Ausfall, der bei einem katastrophalen Ereignis mit der Pumpe aufgetreten wäre.

Vorteile:Der Kunde konnte einen geplanten Stillstand zum Austausch des Lagers zu einem Zeitpunkt planen, der im Hinblick auf die Erzeugungserlöse am wenigsten kostspielig war. Darüber hinaus wurde der geplante Ausfall aufgrund der Vorbereitung des Wartungsteams im Vergleich zu einem möglichen Maschinenausfall in einem viel kürzeren Zeitrahmen durchgeführt.

Fallbericht Nr. 5 – Früherkennung einer losen Kopplung am ID-Lüfter D

Problem:Am 31. Januar wurden Vorfälle mit hoher Amperezahl in die WatchList aufgenommen. ID Fan D hat Vorfälle in die WatchList gepostet, die auf eine hohe Motorstromstärke hinweisen.

Lösung:Basierend auf der prädiktiven Analyse initiierte das Anlagenpersonal weitere Analysen zur Lüfterbelastung. Es wurde festgestellt, dass die Lüfterbelastung nicht mehr mit der Blattsteigung übereinstimmt, da frühere Arbeiten an diesem Lüfter durchgeführt wurden. Das Personal vermutete, dass dies auf ein Problem mit dem Beck-Antrieb, dem Steuergestänge, dem Servo und/oder der Beschaufelung zurückzuführen sein könnte.

Vorteile:Basierend auf der Frühwarnung des EPI*Centers bei anormalem Strom am Ventilator hat das Werk festgestellt, dass dieser Ventilator außer Betrieb genommen und das Problem vor dem geplanten Ausfall untersucht werden kann. Es wurde festgestellt, dass der Wellenkupplungsstift auf der Lüfterseite der Welle locker war und wurde vor dem Ausfall festgezogen. Wäre der Lüfter verloren gegangen, wäre eine mögliche Lastreduzierung eingetreten.

Fallstudie Nr. 6 – Frühwarnung bei Problemen mit der Lagerkühlung bei einer Wasserumwälzpumpe

Problem:Eine einzelne Kraftwerksanlage mit einer Kapazität von mehr als 700 MW hatte Lagertemperaturen, die Anfang Februar damit begannen, Vorfälle in der SmartSignal WatchList zu melden. Die Abweichungen waren 20 bis 80 Grad F höher gegenüber den EPI*Center-geschätzten Normen. Die Temperaturen hatten den normalen Betriebsbereich nicht überschritten und noch keinen Alarm im DCS-System ausgelöst.

Lösung:Die Frühwarnung von EPI*Center vor anormalen Temperaturen leitete eine Untersuchung ein, die ergab, dass den Lagern das Kühlwasser fehlte, da Wasser zu einer anderen Pumpe geleitet wurde. Ein neuer Umwälzpumpenmotor wurde hinzugefügt und die Kühlleitung wurde für die Lagerkühlung der neuen Pumpe modifiziert.

Es wurde festgestellt, dass der Kühlwasserfluss zur problematischen Umwälzpumpe eingeschränkt war. Das Problem wurde schnell mit einer provisorischen Kühlleitung behoben, die dazu führte, dass die Lagertemperaturen um etwa 20 ° F sanken. Einige Monate später wurde während eines geplanten Ausfalls eine neue Kühlwasserleitung installiert.

Vorteile:Die Frühwarnung des EPI*Centers vor anormalen Temperaturen leitete eine Untersuchung der Ursache für die erhöhten Temperaturen an der Umwälzpumpe ein.

Ohne die Untersuchung und Entdeckung der eingeschränkten Kühlung der Pumpenlager hätten Lager und Welle beschädigt werden können. Das Abnehmen dieser Pumpe während des Winterbetriebs für Lager- und Wellenreparaturen hätte zu einem erhöhten Gegendruck und einer Lastreduzierung aufgrund einer unzureichenden Strömung durch den Kondensator geführt.

EPI*Center ist eine Softwarelösung, die Eigentümern und Betreibern prädiktive Analysen unter Verwendung vorhandener Gerätedaten bietet. Durch die automatische Analyse aller relevanten Sensordaten – Prozess-, Zustandsüberwachungs- und elektrische Sensordaten – bietet EPI*Center frühzeitig umsetzbare Warnungen vor aufkommenden Zuverlässigkeits-, Effizienz-, Durchsatz- und Compliance-Problemen (Umwelt und Sicherheit). Darüber hinaus EPI*Center:

1. bietet frühzeitige Warnungen vor Geräteanomalien, die andere Systeme nicht erkennen.

2. liefert diese Frühwarnung für alle Geräte und Betriebsabläufe.

3. ist schnell konfiguriert, bereitgestellt und liefert einen Mehrwert.