상태 모니터링, 제어 시스템 업그레이드를 통한 유틸리티 이점

올해, 국제 에너지 기구(IEA)에 따르면 미국은 전 세계적으로 사용되는 전력의 20%를 약간 넘는 약 3.3테라와트를 소비할 것입니다. IEA 예측에 따르면 전 세계 전력 사용량은 증가하고 있으며 개발도상국의 생활 수준 향상과 인구 증가로 인해 2050년까지 두 배로 증가할 수 있습니다. 전력 사용량이 계속 증가하고 전력망이 한계에 도달함에 따라 전력 회사는 수요를 적절하게 충족할 수 있도록 추가 전기 생산 수단을 찾고 있습니다.

약 600,000명의 소매 및 도매 고객에게 이전에 적용된 기술에 대한 검토는 현재와 향후 몇 년 동안 발전을 개선하는 데 도움이 됩니다.

유틸리티는 사용하지 않는 연소 가스 터빈 엔진의 먼지를 털어내고 현대화하기를 원했습니다. 피크 에너지 소비 기간 동안 백업 전기를 생성하기 위해. 엔진의 노후된 제어 시스템을 교체하는 작업은 가스 및 증기 터빈 발전, 압축기 및 기계식 구동 시스템에 대한 개장 제어를 제공하는 전문 프로젝트 개발자인 HPI LLC였습니다. 휴스턴에 본사를 둔 HPI는 2002년 문을 연 이후 20개 이상의 제조업체를 위해 70개 이상의 서로 다른 가스터빈 모델을 완성했습니다. 이 회사는 고속의 최첨단 기성 프로그래머블 컨트롤러를 사용하여 교체 시스템을 설계, 조립, 테스트 및 포장합니다.

ControlLogix 컨트롤러와 XM 모듈은 안정성과 향상된 터빈 제어 기능을 제공합니다.

도전과제
고객은 4개의 General Electric MS5001(프레임 5) 터보 발전기 ​​패키지를 업데이트하기로 결정했을 때 가능한 한 빨리 엔진을 온라인 상태로 유지하기를 원했습니다. 주요 장애물은 구식 엔진 제어 시스템이었습니다.

구식 컨트롤러 기술과 노후화된 배선 외에도 기존 제어 시스템은 업데이트된 상태 모니터링 및 진동 보호가 절실히 필요했습니다. 가스 터빈 엔진용 컨트롤러는 요청 시 터빈이 시동 및 정지되도록 하며, 상태 모니터링 및 보호 시스템은 엔진이 안전하고 효율적으로 작동하도록 돕습니다.

컨트롤러 또는 보호 장치의 고장 가스 터빈의 시스템은 비용이 많이 들고 위험한 제안입니다. 유틸리티의 기존 진동 보호 시스템은 General Electric Speedtronic 시스템과 Bently Nevada 3300 진동 및 모니터링 시스템의 조합으로 구성되었습니다. 비용을 절감하기 위해 고객은 기존 General Electric 진동 프로브를 유지하기를 원했지만 Bently 진동 및 모니터링 시스템이 기존 프로브와 직접 인터페이스하지 않기 때문에 HPI에서 다른 솔루션을 모색해야 했습니다.

상태 모니터링 및 진동 시스템 외에도 HPI는 또 다른 중요한 보호 회로인 과속 보호 시스템을 업데이트해야 했습니다. 개조 상황에서 HPI의 고객은 일반적으로 구식이거나 유압식인 과속 보호 시스템을 사용하므로 시스템을 테스트하고 유지 관리하기가 어렵습니다. 이것은 Southern 유틸리티 프로젝트의 경우였으며 HPI는 안정적이고 서비스가 용이한 교체 시스템이 필요했습니다.

“과속 방지 장치가 작동하지 않으면 전체 장치가 파괴될 가능성이 큽니다. "라고 Wheelwright는 말했습니다. "이와 같은 고객의 경우 새 장치를 구입하는 데 수백만 달러가 소요되고 1년이 아니라 몇 개월이 소요되어 다시 가동되는 것을 의미합니다."

솔루션
HPI 제공 향상된 신뢰성, 향상된 터빈 제어 및 진단 정보, 원격 시동 기능을 제공하는 유틸리티를 위한 표준화된 디지털 제어 시스템 솔루션.

새로운 시스템의 성공은 상호 보완적인 제어, 네트워킹 및 시각화 기술 – 로크웰 오토메이션 통합 아키텍처의 핵심. 원활한 엔터프라이즈 통합을 촉진하도록 설계된 통합 아키텍처 생산 제어 및 정보 시스템은 Logix 제어 플랫폼과 FactoryTalk 통합 생산 및 성능 제품군으로 구성됩니다.

Allen-Bradley ControlLogix PAC(Programmable Automation Controller) 활용 , ControlNet 및 EtherNet/IP 네트워크와 FactoryTalk View SE HMI(인간-기계 인터페이스) 소프트웨어를 통해 고객은 응집력 있는 터빈 제어 시스템을 갖게 됩니다. 이는 긴밀하게 조정된 활동과 향상된 정보 공유로 해석됩니다.

HPI는 디스크리트, 모션, 프로세스 제어, 배치, 드라이브 시스템 및 안전을 포함한 전체 자동화 분야를 통합할 수 있는 능력 때문에 ControlLogix를 선택했습니다. 단일 개발 환경과 단일 개방형 통신 프로토콜.

“예전에는 별도의 컨트롤러를 구입하여 함께 배선했지만 로크웰 오토메이션 Logix 컨트롤러를 사용하면 가스를 넘어선 턴키 솔루션을 제공할 수 있습니다. 터빈 제어"라고 HPI의 엔지니어링 부사장 Jerry Wheelwright가 말했습니다.

고객을 위한 교체의 또 다른 중요한 이점은 네트워킹 체계와 시각화 솔루션입니다. 1756-ENTB 모듈 및 1756-CNB 모듈을 사용하는 구리 및 광섬유 ControlNet 및 EtherNet/IP 네트워크 통신이 있는 HPI 네트워크 Allen-Bradley FLEX I/O 모듈. 이 네트워킹 체계를 사용하여 디지털, 아날로그 및 온도 모니터링 FLEX I/O 모듈을 포함하는 패널 장착 원격 PAC를 구축했습니다. 필요한 현장 배선의 양을 줄이기 위해 모든 터미널, 퓨즈, 릴레이 및 도관이 서브패널에 사전 설치되었습니다.

고객은 ControlNet 및 EtherNet/IP 네트워크를 모두 사용하여 ControlLogix 기본 통신을 활용했습니다. 업계 표준 네트워킹 토폴로지를 통해 EtherNet/IP는 ControlNet 네트워크에서 사용되는 것과 동일한 프로토콜인 자동화 목적의 개방형 산업용 프로토콜로 상용 기성 이더넷을 확장합니다.

정보 기반 제어 시스템을 통해 고객은 운영할 수 있습니다. 이 시스템은 물리적 터빈에서 5마일 떨어진 곳에서 ControlLogix 컨트롤러에 의해 구동됩니다.

“언제든지 원격 위치에서 터빈을 모니터링하고 제어할 수 있는 기능은 이 고객에게 상당한 이점이 있습니다.”라고 Wheelwright는 말했습니다. "유틸리티는 주 전역에 가스 터빈을 배치하고 하루 24시간 인력이 배치되는 대규모 증기 터빈 플랜트를 통해 제어를 실행할 수 있으므로 각 개별 현장에 직원을 배치할 필요가 없습니다."

HPI 때문입니다. Logix Control Platform을 사용하여 제어 패널을 표준화했으며, 상태 모니터링을 위해 로크웰 오토메이션의 XM 시리즈 모듈을 통합하는 것은 자연스러운 일이었습니다. HPI는 진동 보호를 위해 XM-120 동적 측정 모듈을 사용했습니다. XM-120 모듈은 고객이 기존 진동 프로브를 사용할 수 있도록 하는 지능형 2채널 범용 모니터입니다.

HPI는 4개의 터빈 각각에 2개의 모듈을 사용했습니다. 이 모듈은 실시간 상태 모니터링 또는 보호가 필요한 터빈과 같은 회전 장비의 샤프트, 케이싱 또는 받침대 진동 모니터링을 지원합니다. XM-120 모듈은 ControlNet-DeviceNet 인터페이스 모듈을 통해 장비와 인터페이스합니다.

과속 보호 시스템의 교체도 Logix Control Platform을 사용하여 단순화되었습니다. HPI는 구형 과속 보호 시스템을 XM-220 이중 속도 모듈로 교체했습니다. XM-220 모듈은 2개의 타코미터로부터 입력을 받는 지능형 2채널 측정 모듈입니다. 이 모듈은 속도, 로터 가속도 및 피크 속도를 측정하고 제로 속도, 로터 잠김 및 역회전을 감지할 수 있습니다.

유지보수 도구를 시스템에 성공적으로 연결하는 업계 최초의 기계 모니터링 및 보호 시스템 제어 아키텍처에서 XM-220 모듈은 개방형 표준 산업용 버스에 배포할 수 있으므로 중요 자산을 지속적이고 비용 효율적으로 모니터링하고 보호할 수 있습니다.

결과
일관되고 반복 가능하며 안정적인 성능을 제공합니다. 유틸리티의 터빈은 제어 업그레이드 이후 시동 실패를 경험한 적이 없습니다. HPI는 XM 시리즈의 유연성, 구성의 용이성 및 보호 회로가 작동하는지 확인할 수 있는 기능에 매우 만족했으며 회사는 향후 업그레이드를 위해 장비를 표준화하기로 결정했습니다.

“우리는 두 가지 이유로 XM 시리즈를 선택했습니다.”라고 Wheelwright는 말했습니다. “하나는 가용성이었습니다. 필요할 때 선반에 있었습니다. 두 번째 이유는 다른 프로브 및 시스템의 나머지 부분과 인터페이스할 수 있는 능력이었습니다.”

Logix Control Platform의 단순성 덕분에 HPI는 모듈식 서브패널을 구축하거나 플랜트의 특정 공간 요구 사항.

HPI는 24시간 서비스와 기술 지원을 제공합니다. ControlLogix 플랫폼과 Allen-Bradley 제품을 사용함으로써 고객은 전 세계의 로크웰 오토메이션 대리점에서 필요한 하드웨어를 얻을 수 있습니다. 그러면 고객이 하드웨어를 직접 설치할 수 있습니다. 휴스턴에 있는 본사에서 HPI는 소프트웨어 패치를 이메일로 보내고 제어 시스템에 대한 작업을 수행하며 I/O 모델이 통합되었는지 확인합니다.