남부 유틸리티, 첨단 상태 모니터링 제어 시스템으로 가스터빈 현대화

2024년 미국은 약 3.3 테라와트를 소비했습니다. 이는 국제에너지기구(IEA) 기준 세계 전력 사용량의 20%를 약간 상회하는 수치입니다. 2050년까지 전 세계 전력 수요가 두 배로 늘어날 것으로 예상되는 가운데, 유틸리티 기업들은 그리드 안정성과 신뢰성을 유지하기 위한 혁신적 솔루션을 모색하고 있습니다.

약 60만 명의 소매·도매 고객에게 전력을 공급하는 한 남부 전력 회사는 제너럴 일렉트릭(GE) MS5001(프레임 5) 터보 발전기 패키지 4기에 대한 종합적인 개조를 단행했습니다. 목표는 노후 연소 가스 터빈 엔진을 신속히 온라인으로 전환하면서 신뢰성을 높이고 원격 운전을 가능케 하는 것이었습니다.

휴스턴 소재 개조 전문 기업 HPI LLC가 노후 제어 시스템 교체사로 선정되었습니다. HPI는 20개 제조사의 70종 이상 가스터빈 모델 포트폴리오를 보유하고 있으며, 최신 오프더셸프(off-the-shelf) 프로그래머블 컨트롤러를 기존 터빈 하드웨어와 통합하는 전문성을 갖췄습니다.

주요 과제

• 구식 컨트롤러 기술
• 노후 배선
• GE 스피드트로닉(Speedtronic) 시스템과 벤틀리 네바다(Bently Nevada) 3300 장치가 결합된 파편화된 진동 모니터링 설정
• 테스트와 유지보수가 어려웠던 구형 유압식 과속 보호 시스템

HPI의 표준화된 디지털 제어 솔루션

HPI는 로크웰 오토메이션(Rockwell Automation)의 통합 아키텍처(Integrated Architecture) 기반 표준화 디지털 제어 솔루션을 제공했습니다. 핵심 구성요소는 다음과 같습니다:

• 앨런-브래들리(Allen-Bradley) 컨트롤로직스(ControlLogix) 프로그래머블 자동화 컨트롤러(PAC)
• 컨트롤넷(ControlNet) 및 이더넷/IP(EtherNet/IP) 네트워킹
• 팩토리토크 뷰 SE(FactoryTalk View SE) HMI 소프트웨어

이 통합 플랫폼은 원활한 엔터프라이즈 통합, 실시간 진단, 원격 시동 기능을 제공합니다.

진동 모니터링 및 과속 보호 업그레이드

진동 모니터링을 위해 HPI는 XM-120 동적 측정 모듈을 설치해 유틸리티가 기존 GE 진동 프로브를 계속 사용할 수 있게 했습니다. 이 모듈들은 컨트롤넷을 통해 디바이스넷 인터페이스 모듈에 연결되어 실시간 축, 케이싱, 받침대 진동 데이터를 제공합니다. 과속 보호는 XM-220 듀얼 속도 모듈로 업그레이드되어 로터 속도, 가속도, 영/역회전을 감지합니다.

배선 전략 재설계

HPI는 배선 전략도 재설계했습니다: 플렉스 I/O(FLEX I/O) 모듈을 컨트롤넷과 이더넷/IP로 네트워킹하고, 모든 단자, 퓨즈, 릴레이, 도관을 서브패널에 사전 설치해 현장 배선을 최소화했습니다. 그 결과 여러 현장에 복제 가능한 모듈형, 확장 가능한 제어 캐비닛이 탄생했습니다.

성과

업그레이드 이후 유틸리티는 시동 실패를 겪지 않았으며, 터빈에서 5마일 떨어진 중앙 위치에서 24시간 원격 모니터링을 누리고 있습니다. HPI의 솔루션은 비용 효율적이고, 유지보수하기 쉬우며, 유틸리티의 기존 인프라와 완전히 통합됩니다.

HPI는 24시간 기술 지원을 제공하며 컨트롤로직스 하드웨어를 로크웰 오토메이션 전 세계 대리점을 통해 공급합니다. 휴스턴 본사에서 소프트웨어 패치, 시스템 통합, 지속적 지원을 제공해 최적 성능을 보장합니다.

컨트롤로직스 컨트롤러와 XM 모듈이 신뢰성과 향상된 터빈 제어를 제공합니다.

사전 설치된 서브패널이 현장 배선 요건을 줄여줍니다.