На страже света: цифровые решения GE помогают обеспечивать надежную работу крупнейшей ТЭЦ Казани
В последние годы третья столица России — Казань переживает период стремительного роста. Здесь развернуто масштабное жилищное строительство, открываются новые промышленные предприятия, реализуются многочисленные инфраструктурные проекты. Дополнительным стимулом развития города служат масштабные международные фестивали и спортивные события. В 2013 году Казань встречала гостей XXVII Всемирной летней Универсиады, в 2015 году — участников чемпионата мира по водным видам спорта, а в 2018 году стала гостеприимной хозяйкой чемпионата мира по футболу. Обеспечить возрастающие потребности региона в энергии помогла комплексная модернизация крупнейшего энергопредприятия города — Казанской ТЭЦ-3. Финальным ее этапом стала установка турбины 9HA.01 производства GE, позволившей вдвое увеличить выработку электроэнергии на станции.
Проактивный подход
Впрочем, 9HA.01 — это не простая турбина, а самая большая и самая эффективная газотурбинная установка из существующих в мире. Ее мощность — 405,6 МВт. Для сравнения, мощность первых 30 электростанций, строительство которых было предусмотрено планом ГОЭЛРО, составляла «всего» 1750 MВт. В разработку технологии турбин Н-класса GE инвестировала $2 млрд — сумму, сопоставимую с ВВП небольшой европейской страны, например Республики Сан-Марино.
Установка новой турбины стала серьезным подспорьем для всей энергетики Татарстана. И это вполне естественно. Обновление «арсеналов» для этой жизнеобеспечивающей отрасли значит многое, особенно в Казани, которая переживает сегодня строительный и индустриальный бум и является одним из городов, демонстрирующих успехи российской экономики.
Однако обновление основных фондов — это еще далеко не все. Ни мощнейшее оборудование, ни его усовершенствованное конструктивное исполнение, ни применение инновационных материалов в такой высокотехнологичной отрасли, как энергетика, не гарантируют защиту от опасности возникновения внештатных ситуаций. На помощь здесь приходят цифровые технологии.
Просчитать возможные сценарии будущего, минимизировать возникающие риски, обеспечив надежное энергоснабжение потребителей, не допустить повреждения дорогостоящего оборудования — все это остается на сегодняшний день для энергетиков Татарстана задачей номер один. Плечом к плечу со специалистами АО «ТГК-16», управляющего Казанской ТЭЦ-3, на страже уникальной для России ГТУ круглосуточно, без оглядки на праздники или выходные дежурит бессменный часовой — система мониторинга и диагностики состояния оборудования GE — Asset Performance Management (APM). Этот программный комплекс, разработанный GE на базе технологий промышленного интернета, позволяет обнаружить отклонение от нормального режима работы генерирующего оборудования задолго до того, как оно перерастет в дорогостоящую аварию. Такой проактивный подход к эксплуатации электростанции помогает сэкономить массу времени и средств на ремонт и снизить эксплуатационные риски.
Преимущество интеллектуальной системы диагностики APM
Возможность определять неисправность на ранней стадии по нескольким параметрам-индикаторам цифрового двойника оборудования — важнейшее преимущество интеллектуальной системы диагностики APM. Аналогично тому, как врачу-диагносту важно выявить зачатки болезни, пока она еще не привела к необратимым последствиям в организме человека, так и в энергетике важно заранее распознать сбой в работе оборудования, когда все еще можно исправить. Ведь энергетика — это отрасль, в которой любое ЧП лучше предотвратить, чем потом ликвидировать его последствия с большими или меньшими потерями.
Сравните: если стандартные средства диагностики позволяют обнаружить неисправность за считанные часы до критического момента, то технология APM сообщит о возможной неполадке уже за несколько дней, причем первые оповещения об отклонениях могут быть получены за месяц и даже более. Фора по времени дает возможность загодя принять предупредительные меры: скорректировать производственные процессы, заказать недостающие детали, договориться с ремонтными бригадами, в случае необходимости запланировать останов оборудования.
За счет чего достигается этот результат? Секрет в следующем: работу оборудования электростанции контролируют несколько тысяч датчиков. Вместе они ежедневно генерируют значительный объем данных — более 300 тысяч измерений. При этом каждое измерение нуждается в обработке — может быть, именно это отклонение сигнала и является «симптомом» надвигающейся аварии.
Понятно, что вручную «объять необъятное» невозможно, зато облачная платформа Predix, на базе которой работает приложение APM, легко обрабатывает весь массив данных и в режиме реального времени предоставляет результаты, открывающие широкие возможности для обеспечения производственной безопасности, повышения эффективности процессов, увеличения срока службы оборудования, оптимизации промышленной инфраструктуры и технологий работы. При этом APM также надежно защищена от рисков, связанных с кибербезопасностью: установленные программные и технические средства предотвращают несанкционированный доступ к «цифровому сердцу» энергоблока.
С периодичностью в 5—10 минут, в зависимости от типа оборудования, комплекс APM, как бдительный полицейский, опрашивает каждый из датчиков, формирует индекс состояния техники и сопоставляет его с «цифровым двойником» — математической матричной моделью реального объекта, в основе которой заложена информация о стандартных режимах его работы. В случае расхождения показателей система поднимает «красный флаг» — формирует так называемые «оповещения», которые служат сигналом возникновения непредвиденной ситуации.
Тонко настроенная система APM улавливает малейшие отклонения в работе техники и прогнозирует их последствия. Помимо уникальной ГТУ, она наблюдает за работой всех 18 типов оборудования электростанции, в том числе котла-утилизатора, газовых компрессоров, питательных и конденсационных насосов. Цифровые двойники оборудования постоянно обновляются с использованием методов машинного обучения, так как режим работы станции может меняться. Обновления в этом случае нужны для обеспечения высокого качества предиктивной аналитики, выдаваемой APM.
В постоянном контакте
По словам генерального директора АО «ТГК-16» Эдуарда Галеева, «использованная на Казанской ТЭЦ-3 система предиктивной аналитики позволяет добиваться максимальных показателей надежности оборудования, оптимизировать стратегию обслуживания, в частности, проводить ремонтные работы, ориентируясь на актуальное состояние оборудования. Технология позволяет минимизировать возможные отключения и экономит значительные средства за счет раннего обнаружения технологических неисправностей. По итогам 2018 года благодаря работе программного комплекса удалось избежать убытков на сумму, превышающую $500 тысяч».
Надо сказать, что «бойцы энергетического фронта» на Казанской ТЭЦ-3 действуют не в одиночестве, но в постоянном контакте с центром Industrial Managed Services GE Digital. В рамках общего контракта по сервисному обслуживанию специалисты этого подразделения держат руку на пульсе электростанции, помогая ее сотрудникам контролировать данные мониторинга состояния оборудования, выдаваемые системой APM. Команды регулярно в режиме онлайн-конференции проводят «разбор полетов». Это позволяет энергетикам АО «ТГК-16», управляющего Казанской ТЭЦ-3, во всеоружии противостоять возможной реальной угрозе блэкаута.
Руководитель проекта старший инженер по работе с клиентами GE Digital Михаил Корчагин говорит: «Двусторонние консультации позволяют решить важнейшие вопросы профилактики критических состояний оборудования и обеспечить новый уровень его надежности. А все, кто по долгу службы должен уметь реагировать на внештатные ситуации, предсказать которые нельзя, но предотвратить можно, тренируются в выполнении самых разнообразных учебно-практических задач».
Использование программного комплекса по управлению активами APM на Казанской ТЭЦ-3 — далеко не единичный случай. Сегодня он содействует оперативному мониторингу, раннему обнаружению и диагностике неисправностей на энергообъектах по всему миру, в том числе на 14 электростанциях Enel в Европе и Латинской Америке общей мощностью 7 ГВт. Оно и понятно: в энергетике, как и в здравоохранении, болезнь легче предотвратить, чем устранять ее последствия.
По материалам компании General Electric