状態監視、制御システムのアップグレードによるユーティリティのメリット

今年、国際エネルギー機関（IEA）によると、米国は約3.3テラワットを消費します。これは、世界中で使用される電力の20パーセント強です。 IEAの予測によると、世界の人口増加と発展途上国の生活水準の向上により、世界の電力使用量は増加しており、2050年までに2倍になる可能性があります。電力使用量が増え続け、電力網が限界に追いやられているため、公益事業会社は、需要に十分に対応できるようにするために、追加の電力生産手段を模索しています。

約60万人の小売および卸売の顧客である、以前に適用された技術のレビューは、現在および今後数年間、発電の改善に役立っています。エネルギー消費のピーク時にバックアップ電力を生成するため。エンジンの経年劣化制御システムの交換を任されたのは、ガスおよび蒸気タービン発電、コンプレッサー、機械駆動システムの改造制御の提供を専門とするプロジェクト開発者であるHPILLCでした。ヒューストンに本社を置くHPIは、2002年にその扉を開き、それ以来、20を超えるメーカー向けに70を超えるさまざまなガスタービンモデルを完成させてきました。同社は、高速で最先端の既製のプログラマブルコントローラを使用して交換システムを設計、組み立て、テスト、パッケージ化しています。

ControlLogixコントローラーとXMモジュールは、信頼性と強化されたタービン制御を提供します。

課題
顧客が4つのGeneralElectric MS5001（フレーム5）ターボ発電機パッケージを更新することを決定したとき、エンジンをできるだけ早くオンラインにすることを望んでいました。主な障害は、エンジンの古い制御システムでした。

古いコントローラー技術と老朽化した配線に加えて、既存の制御システムは、最新の状態監視と振動保護を切実に必要としていました。ガスタービンエンジンのコントローラーは、必要に応じてタービンが始動および停止することを保証し、状態監視および保護システムは、エンジンが安全かつ効率的に動作するのを支援します。

コントローラーまたは保護のいずれかの障害ガスタービンのシステムは、費用がかかり危険な提案です。ユーティリティの既存の振動保護システムは、General ElectricSpeedtronicシステムとBentlyNevada3300振動および監視システムの組み合わせで構成されていました。コストを削減するために、顧客は既存のGeneral Electric振動プローブを保持したいと考えていましたが、Bently振動および監視システムは既存のプローブと直接インターフェースしないため、HPIは他のソリューションを検討する必要がありました。

状態監視および振動システムに加えて、HPIは別の重要な保護回路である過速度保護システムを更新する必要がありました。改造の状況では、HPIの顧客は通常、廃止された、または油圧式の過速度保護システムを使用しているため、システムのテストと保守が困難になります。これは南部のユーティリティプロジェクトの場合であり、HPIは信頼性が高くサービスが簡単な交換システムを必要としていました。

「過速度保護が失敗した場合、ユニット全体が破壊される可能性があります。 」とウィールライトは言った。 「このような顧客の場合、新しいユニットを購入するのに数百万ドル、1年ではないにしても数か月で、再び稼働することになります。」

ソリューション
HPIが提供信頼性の向上、タービン制御と診断情報の強化、リモートスタート機能を提供するユーティリティ向けの標準化されたデジタル制御システムソリューション。

新しいシステムの成功は、補完的な制御、ネットワーキング、および視覚化テクノロジー–ロックウェル・オートメーションの統合アーキテクチャの中核。シームレスなエンタープライズ統合を促進するように設計された統合アーキテクチャの生産制御および情報システムは、Logix ControlPlatformとFactoryTalk統合生産およびパフォーマンススイートで構成されています。

Allen-Bradley ControlLogix Programmable Automation Controller（PAC）の活用、ControlNetおよびEtherNet / IPネットワークとFactoryTalkView SEヒューマンマシンインターフェース（HMI）ソフトウェア、顧客はまとまりのあるタービン制御システムを持っています。これは、緊密に調整されたアクティビティと改善された情報共有につながります。

HPIは、ディスクリート、モーション、プロセス制御、バッチ、ドライブシステム、安全性など、あらゆる自動化分野を統合できるため、ControlLogixを選択しました。単一の開発環境と単一のオープンな通信プロトコル。

「以前は別々のコントローラーを購入して配線していましたが、ロックウェル・オートメーションのLogixコントローラーを使用すると、ガスだけにとどまらないターンキーソリューションを提供できます。 HPIのエンジニアリング担当バイスプレジデントであるJerryWheelwrightは、次のように述べています。 HPIは、1756-ENTBモジュールと1756-CNBモジュールを使用して、銅線および光ファイバーControlNetおよびEtherNet / IPネットワーク通信を備えたAllen-BradleyFLEX I / Oモジュールをネットワーク化しました。このネットワークスキームを使用して、デジタル、アナログ、および温度監視のFLEX I / Oモジュールを含むリモートのパネルマウントPACを構築しました。必要なオンサイト配線の量を減らすために、すべての端子、ヒューズ、リレー、およびコンジットがサブパネルに事前に取り付けられています。

ControlNetとEtherNet / IPネットワークの両方を使用して、顧客はControlLogixネイティブ通信を利用しました業界標準のネットワークトポロジを介して。 EtherNet / IPは、自動化の目的でオープンな産業用プロトコルを備えた市販のイーサネットを拡張します。これは、ControlNetネットワークで使用されているものと同じプロトコルです。

情報対応の制御システムにより、顧客は操作できます。このシステムは、物理タービンから5マイル離れた場所からControlLogixコントローラーによって駆動されます。

「離れた場所からいつでもタービンを監視および制御する機能は、この顧客にとって大きなメリットです」とWheelwright氏は述べています。 「このユーティリティでは、ガスタービンを州全体に分散させ、24時間体制の大規模な蒸気タービンプラントで制御を実行できるため、個々のサイトにスタッフを配置する必要がありません。」

HPI Logix Control Platformを使用してコントロールパネルを標準化し、状態監視用にRockwellAutomationのXMシリーズモジュールを組み込むのが自然な方法でした。 HPIは、振動保護のためにXM-120動的測定モジュールを使用しました。 XM-120モジュールは、顧客が既存の振動プローブを使用できるようにするインテリジェントな2チャンネルの汎用モニターです。

HPIは、4つのタービンのそれぞれに2つのモジュールを使用しました。このモジュールは、タービンなどの回転機器のシャフト、ケーシング、または台座の振動の監視をサポートします。この場合、リアルタイムの状態監視または保護が必要になります。 XM-120モジュールは、ControlNetからDeviceNetへのインターフェースモジュールを介して機器とインターフェースします。

Logix Control Platformを使用すると、過速度保護システムの交換も簡単になりました。 HPIは、廃止された過速度保護システムをXM-220デュアルスピードモジュールに置き換えました。 XM-220モジュールは、2つのタコメータからの入力を受け入れるインテリジェントな2チャネル測定モジュールです。このモジュールは、速度、ローター加速度、およびピーク速度を測定し、ゼロ速度、ロックされたローター、および逆回転を検出できます。

業界初の機械監視および保護システムとして、メンテナンスツールを制御アーキテクチャであるXM-220モジュールは、オープンスタンダードの産業用バスに導入できるため、重要な資産を継続的かつ費用効果の高い方法で監視および保護できます。

結果
HPIの交換用制御システムは、一貫性があり、再現性があり、信頼性の高いパフォーマンスを備えた顧客。制御装置のアップグレード以降、ユーティリティのタービンで始動障害は発生していません。 HPIは、XMシリーズの柔軟性、構成の容易さ、および保護回路が機能していることを確認できる機能に非常に満足しており、将来のアップグレードのために機器を標準化することを決定しました。

XMシリーズを選んだ理由は2つあります」とWheelwright氏は述べています。 「1つは可用性でした。必要なときに棚に置いてありました。 2つ目の理由は、他のプローブやシステムの他の部分とのインターフェース機能でした。」

Logix Control Platformのシンプルさにより、HPIはモジュラーサブパネルを構築したり、プラントの特定のスペース要件。

HPIは、24時間のサービスと技術支援を提供します。 ControlLogixプラットフォームとAllen-Bradley製品を使用することにより、顧客は世界中のロックウェル・オートメーションの販売代理店で必要なハードウェアを入手できます。その後、お客様はハードウェアを自分でインストールできます。ヒューストンにある本社から、HPIはソフトウェアパッチを電子メールで送信し、制御システムで作業を行い、I / Oモデルが統合されていることを確認します。