Softwarové aplikace řídí emise a ztráty energie v závodech

Obrázek 1: Zobrazení protokolu událostí a informací o výrobních ztrátách a emisích způsobených událostmi odlehčení tlaku v jednom konsolidovaném přehledovém panelu v digitálním ekosystému Plantweb společnosti Emerson. Obrázky poskytla společnost Emerson Obrázek 1: Zobrazení protokolu událostí a informací o výrobních ztrátách a emisích způsobených událostmi odlehčení tlaku v jednom konsolidovaném přehledovém panelu v digitálním ekosystému Plantweb společnosti Emerson. Obrázky poskytla společnost Emerson

Pokrok v technologiích průmyslového internetu věcí (IIoT) a softwarové analytice poskytuje manažerům závodů přehled o stavu a výkonnosti výrobních prostředků.

Tradiční sledování výrobních prostředků projde zásadní změnou. Pokrok v oblasti technologií průmyslového internetu věcí (IIoT) a softwarové analytiky umožňuje manažerům závodů získat cenné informace o stavu a výkonnosti jejich nejdůležitějších výrobních prostředků. Softwarové aplikace mohou pomoci snížit emise a ztráty energie v závodu tím, že sledují spotřebu energie příslušných prostředků a v případě potřeby upozorňují personál.

V topných systémech, jako jsou parní potrubí a výměníky tepla, by lepší řízení energie znamenalo snížení ztrát páry a neefektivity způsobené zanášením. Události uvolnění přetlakových ventilů (PRV) lze sledovat a zaznamenávat, takže obsluha ví, kdy k události došlo a jak dlouho trvala. V minulosti bylo sledování stavu a výkonnosti těchto prostředků pomocí tradičních kabelových monitorovacích metod nákladné. Bezdrátové přístroje v kombinaci se snadno zaveditelným analytickým softwarem, uživatelsky přívětivými aplikacemi a speciálními ovládacími panely nyní umožňují manažerům závodů sledovat energeticky náročná zařízení a zároveň snižovat náklady, emise a ztráty výrobního času. 

Náklady na energetické ztráty a neefektivitu

Mnoho průmyslových odvětví je závislých na parních systémech pro napájení svých procesů, od energetiky přes chemické zpracování až po potravinářství a výrobu nápojů, a proto je úspora energie všemi možnými způsoby nedílnou součástí maximalizace výkonnosti procesů a zisků. Některá zařízení, jejichž provoz vyžaduje velké množství paliva, jsou viníky takové neefektivity a plýtvání. Při ztrátě páry v důsledku selhání odvaděče kondenzátu dochází nejen ke ztrátě energie, ale i k plýtvání palivem na vytápění a může být ovlivněna kvalita výrobků. Monitorování aktiv v reálném čase umožňuje snížit náklady na energii spojené s provozem těchto systémů a je významnou součástí optimalizačního mixu.

Jiná zařízení, jako jsou výměníky tepla, se časem stávají méně účinnými v důsledku usazování usazenin na povrchu výměníku tepla, což se nazývá zanášení. Pokud k tomu dojde, je třeba jednotku vyčistit a provést servis, aby se obnovil plný výkon, ale mezitím odstávka vyžaduje čas a více energie pro správný přenos tepla. Tradiční postupy monitorování výrobních prostředků nedokážou zjistit, kolik energie se vyplýtvá před další plánovanou údržbou. Nemohou také určit, jak neefektivita ovlivňuje výrobní kapacitu dříve, než je operátor upozorněn.

Možnost bezdrátového sledování výrobních prostředků

Starší monitorovací systémy vyžadovaly nákladnou kabeláž a infrastrukturu, aby bylo možné připojit každé zařízení, a instalace často vyžadovala úplnou odstávku, protože do technologického vedení musel být vložen měřicí přístroj. Tyto požadavky vedly k tomu, že počáteční náklady na instalaci kabelových monitorovacích systémů často převýšily potenciální úspory. To se týkalo zejména výrobních prostředků v hůře dostupných nebo odlehlých lokalitách.

Moderní bezdrátová řešení nevyžadují tyto nákladné počáteční investice do infrastruktury ani odstávky pro instalaci. Bezdrátová měřicí zařízení nabízejí neinvazivní externí montáž bez ohrožení poskytovaných dat. Například bezdrátové akustické snímače využívají termočlánek a ultrazvukový senzor k měření akustických a teplotních hodnot, které lze analyzovat a určit tak stav odvaděčů kondenzátu a pojistných ventilů.

Snadno použitelná vizualizace dat pro IIoT

Nezpracovaná data jsou z analytického hlediska jen tak užitečná, jak dobře jim dokážeme porozumět a interpretovat je. Průmyslový analytický software, jako je software uvedený na obrázku 1, lze nainstalovat a připojit k bráně WirelessHART a interpretovat procesní data. [WirelessHART je protokol FieldComm.] To umožňuje uživatelům okamžitý a nepřetržitý přístup k informacím o výrobních prostředcích, které by za normálních okolností manuálně kontroloval operátor. Uživatelsky přívětivé aplikace v rámci těchto softwarových platforem shromažďují a sestavují data v reálném čase a vizualizují je do přehledných grafů s rozšiřitelným zobrazením, které umožňuje postupné podrobné zobrazení jednotlivých výrobních prostředků. S rostoucím rozšířením tohoto typu bezdrátového monitorování se budou rozšiřovat i aplikace poskytované vývojáři softwaru. Každý nový případ použití může podpořit vývoj nové modulární softwarové aplikace, kterou lze přidat na přehledový panel a zobrazit stav kritických a sekundárních procesů.

Několik aplikací je příkladem snadno použitelné vizualizace dat o potenciálních energetických ztrátách a emisích v prostředí propojeného závodu.

Monitorování přetlakového ventilu

Jedním z nejdůležitějších prvků v tlakovém systému jsou přetlakové ventily. Chrání proces a zařízení tím, že uvolňují tlak ze systému, když dosáhne určité nastavené hodnoty. Tyto ventily, které jsou užitečné pro prevenci výpadků procesů a poruch zařízení, jsou dalším zařízením, které je často monitorováno ručně nebo neefektivně kvůli vysokým nákladům na zapojení senzorů do jejich vzdálených míst.

Netěsné a uvolňující se ventily plýtvají produktem a mohou omezit výrobu, protože neumožňují, aby proces probíhal při optimálním tlaku. Mnoho závodů má několik přetlakových zařízení, která se vypouštějí do jednoho společného odváděcího systému, který jde přímo do atmosféry. Pokud se více přetlakových ventilů vypouští do jednoho společného odvodu, je obtížné zjistit, kolik z nich je v uvolněném stavu. Jak je možné měřit tyto energetické a emisní ztráty?

Bezdrátová akustická řešení umožňují nepřetržité monitorování kritických přetlakových ventilů v reálném čase. Data jsou odesílána do softwarové aplikace, která upozorní obsluhu na netěsnosti a poruchy. Vestavěné algoritmy udržitelnosti sledují spotřebu energie a emise a umožňují manažerům závodů porovnávat údaje s referenčními hodnotami a cíli.

CTL2106 MAG2 F2 HMI Emerson EmissionsDashboard Fig2 PW Monitor steamtrapObrázek 2: Zjistěte on‑line stav odvaděče kondenzátu ověřením, zda je odvaděč v poruchovém režimu, zobrazením trendů a emisí a energetických ztrát podle jednotlivých odvaděčů a sledováním dopadu na klíčové výkonnostní cíle

Odvaděče kondenzátu, bezdrátové snímání

Primárním účelem odvaděčů kondenzátu je zachycování kondenzátu v parních potrubích. Parní potrubí má mnoho způsobů použití, ale primárně se používá k ohřevu technologických nebo energetických zařízení. Při selhání odvaděče kondenzátu se pára uvolňuje do atmosféry, čímž dochází k plýtvání energií a zhoršování kvality výrobku.

Přidání neintruzivních bezdrátových snímacích zařízení ke každému odvaděči kondenzátu dává obsluze přehled o parním systému a může ji upozornit, pokud je některý odvaděč v průtočném nebo studeném stavu. Softwarové aplikace mohou provozovatelům ukázat celkové ztracené náklady na energii způsobené netěsností odvaděčů kondenzátu a vypočítat emise pro účely evidence a hlášení. Energetické ztráty při selhání odvaděčů kondenzátu se mohou sčítat a stát miliony dolarů ročně v závislosti na počtu odvaděčů v zařízení. Nevědomé překročení emisních norem může také znamenat pokutu. Ruční kontroly jsou nepřesné a služby třetích stran mohou být drahé.

Všudypřítomné snímací aplikace eliminují slepá místa odlučovačů kondenzátu. Aplikace může sestavit data, proměnné a nastavení do přehledového panelu. Díky této větší informovanosti mohou provozovatelé najít a opravit nebo vyměnit porouchané odvaděče způsobující rozsáhlé ztráty.

Výměníky tepla, monitorování

Výměníky tepla přenášejí teplo z topné kapaliny do procesní kapaliny. Díky nepřetržitému monitorování výměníků tepla jsou data využívána co nejlépe. Jednoduchý softwarový přehledový panel obsahuje veškerá data potřebná k tomu, aby se zajistilo, že se prostředky na údržbu nebudou plýtvat na výměníky tepla, které nevyžadují údržbu, a aby se postihly ty, které ji vyžadují, dříve než zanášení způsobí neplánované ztráty ve výrobě. Takové snížení výrobních nákladů může v typické středně velké rafinérii ušetřit miliony dolarů. Výpočet nákladů na ztracenou energii je součástí softwarové analýzy výměníků tepla, takže je zřejmé, kolik energie se spotřebuje na výměníky tepla v kritickém stavu.

Logan Woolery, autor článku, působí na oddělení digitální transformace společnosti Emerson a je zodpovědný za produktový management analytického softwaru Plantweb Insight. Upravil Mark T. Hoske, obsahový ředitel časopisu Control Engineering, CFE Media and Technology, Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript..

Control Engineering Česko

Control Engineering Česko je přední časopis o průmyslové automatizaci. Je vydáván v licenci amerického Control Engineering, které poskytuje novinky z této oblasti více než 60 let.

www.controlengcesko.com