KEY PERFORMANCE INDICATORS (KPI)

Transkript

1 KEY PERFORMANCE INDICATORS (KPI) Zavedením monitorováním a vyhodnocením KPI pro energetické provozy lze optimalizovat provoz a údržbu energetických zařízení, zlepšit účinnost a spolehlivost a také snížit náklady na údržbu. Nabízíme činnosti Definice nutných vstupních podkladů, analýza návrhových a provozních dat včetně dat o historii údržby Posouzení a vyhodnocení provozu daného bloku včetně tepelného modelu daného bloku Inspekce zařízení a posouzení stavu Identifikace a nastavení vhodných KPI pro daný provoz, nastavení benchmark hodnot pro jednotlivá KPI a návrh intervalů jejich vyhodnocování a analyzování Na základě nastavených KPI lze poté optimalizovat provoz bloku a jednotlivých zařízení a v čase optimalizovat zásahy údržby. Odchylka KPI od nastavených hodnot indikuje obsluze potřebu analyzovat provoz a rozhodnout o zásahu provozovatele. KPI mohou být zavedeny pro běžné energetické provozy spalující uhlí, plyn nebo olej ale také pro kombinované cykly, geotermální, biomasové a další zdroje energie.

2 NÁŠ TÝM Pro každý projekt sestavíme tým specialistů včetně procesních inženýrů, Specialistů na kotel, turbínu a příslušenství energetického provozu. VÝHODY A BENEFITY KPI KPI mohu být nastavena pro jednotlivá zařízení, energetický provoz nebo i pro několik společně pracujících výrobních bloků. Zavedením KPI provozovatel získá: Přehled o provozu a parametrech jednotlivých zdrojů, jejich efektivitě, spolehlivosti a nákladech na provoz a údržbu jednotlivých bloků, jak pro návrhový tak pro dílčí provozní stavy Přehled o degradaci provozních parametrů (jak provozních tak mechanických) což dále umožní nastavení ideálních provozních podmínek a vhodné načasování případné modernizace nebo rekonstrukce provozovaných zařízení. Na základě nastavených Benchmark hodnot je možné srovnávat náklady a provoz a údržbu pro různá zařízení Identifikace možností vylepšení ekonomiky provozu a jeho jednotlivých komponent, odkrývání dosud nevyužívaného ekonomického potenciálu Plánovat a optimalizovat rozpočet na údržbu daných zařízení Revidovat, plánovat a optimalizovat dlouhodobé kontrakty na servisní údržbu provozovaných zařízení s cílem snížit náklady na pravidelnou údržbu.

3 Výstupy z dlouhodobého vyhodnocování KPI a současná inspekce a testování provozovaných zařízení umožní provozovateli optimalizovat a plánovat zásahy údržby, časovat servisní intervaly a následně snižovat náklady na provoz a údržbu, případně obnovu zařízení. METODIKA Metodika KPI zahrnuje detailní posouzení a vyhodnocení projektovaných a provozních dat daného bloku a jednotlivých zařízení, nastavení vhodných KPI a jejich dlouhodobé monitorování. KPI je možné definovat jako: A. Kritéria provozních parametrů daného bloku B. Kritéria nákladů na údržbu C. Kritéria provozních parametrů jednotlivých zařízení a systémů jenž jsou součástí daného bloku Cílem monitorování a vyhodnocení KPI je detekce takových provozních stavů kdy dochází k degradaci provozních parametrů, dále pak plánování údržby a optimalizace nákladů.

4 KPI jsou dále nastavena dle těchto kritérií: Optimalizace provozních hodnot Účinnost / Heat Rate Spolehlivost Výkonová kapacita Dostupnost Flexibilita provozu Emise Náklady na provoz a údržbu Metodika zahrnuje inženýrské posouzení projektu a provozu výrobního bloku a jednotlivých zařízení, posouzení stavu zařízení a historie jejich údržby a dlouhodobé monitorování provozních parametrů a nákladů A. Kritéria provozních parametrů daného bloku Jakékoliv zlepšení provozních parametrů pomůže v zvýšení konkurenceschopnosti a vede ke snížení výrobních nákladů. Degradace provozních parametrů je dobrý indikátor různých provozních problémů provozovaných zařízení. Podrobná analýza provozních hodnot a jejich degradace pomůže včas identifikovat příčiny.

5 Monitorování provozních parametrů má tento účel Detekovat degradaci provozních parametrů pomocí dlouhodobých trendů Identifikovat příčiny degradace provozních parametrů Najít efektivní řešení pro odstranění příčin Aktuální provozní parametry obvykle neposkytnou přesné informace ohledně účinnosti a provozu energetického zařízení, jejich dlouhodobé monitorování ano. Příklad KPI pro klasické energetické bloky A. Parní kotel Tepelná účinnost dle DIN nebo ASME PTC Účinnost výhřevných ploch B. Kondenzátor Vakuum v kondenzátoru Zanešení heat rate C. Systém napájecí vody Logaritmické teplotní diference Dopad na heat rate Účinnost D. Parní turbína Tepelná účinnost heat rate Výkon E. Výrobní blok Heat rate Vlastní spotřeba energie a páry Dalším příkladem provozních KPI jsou energetické a materiálové ztráty, tj hodnoty které je možné ovlivnit zásahem operátora. Ztráty mají přímý dopad na provozní parametry bloku v případě, že se provozní hodnoty odchylují od nastavených parametrů.

6 Typický příklad může být Teplota spalin za kotlem Obsah O2 ve spalinách Vlastní spotřeba energie Vakuum v kondenzátoru Teplota kondenzátu na vstupu do napájecí nádrže Teplota napájecí vody na vstupu do kotle Teplota napájecí vody na výstupu z Ekonomizéru Teplota a tlak páry Příklad KPI paroplynové zdroje A. Spalovací turbína Tepelná účinnost / Heat Rate Výkon B. HRSG Tepelná účinnost DIN or ASME PTC Teplota spalin za kotlem Vlastní spotřeba Teplota a tlak napájecí vody, páry (všech tlakových úrovní) C. Kondenzátor Tlak kondenzátoru Zanešení Heat Rate (viz příklad dále) D. Parní turbína Tepelná účinnost / Heat Rate Izoentropická účinnost expanse Výkon E. Celková tepelná a materiálová bilance bloku Tepelná účinnost / Heat Rate celého bloku Vlastní spotřeba energií Vlastní spotřeba páry

7 Posouzení zahrnuje porovnání Aktuálních a měřených údajů Projektovaných údajů Dopadu na účinnost a heat rate bloku Posouzení zvýšené spotřeby paliva Tepelný model pomůže identifikovat odchylky mezi aktuálními a projektovanými parametry a umožní vyhodnotit také trend degradace provozních parametrů. Typický model klasického výrobního bloku

8 B. Kritéria nákladů na údržbu Preventivní údržba spočívající ve výměně a opravách komponent má přímý dopad na spolehlivost zařízení. Všechny procedury údržby zahrnují jak náklady tak benefity. Zásahy údržby jsou ekonomicky návratné v případě, že náklady na údržbu jsou nižší než ztráty v případe výpadku zařízení, kterým taková preventivní údržba má za cíl předcházet. Většina krátko a dlouhodobých plánů údržby většinou nezahrnuje provozní podmínky, za kterých je zařízení provozováno, ale spíše je založena na plánované výměně komponent. V poslední době se objevují různé techniky pro diagnostiky stavu zařízení. Tyto techniky jsou založené na ověření specifických parametrů a analýze zde jsou posuzované komponenty náchylné k defektům včetně snahy předvídat další vývoj. Hlavním účelem plánů údržby je minimalizovat náklady na vyrobenou energii. Příliš malá údržba znamená zvýšené množství poruch a neplánovaných odstávek a ztráta výroby, příliš velká údržba znamená zvýšené náklady a ztrátu výroby díky dlouhé plánované odstávce.

9 Příklad typických KPI Celkové náklady na údržbu daného zařízení za dané období Náklady na údržbu vs vyrobená energie výkon za dané období Čas na údržbu vs vs vyrobená energie výkon za dané období Počet alarmů za sledované období Poměr nákladů na plánovanou údržbu vs skutečné náklady na údržbu Čas potřebný pro opravy Čas mezi poruchami % disponibility zařízení Cílem je nastavit interval pro pravidelné prohlídky, údržbu jednotlivých systémů a identifikovat metody posuzování nákladů na údržbu a efektivitu jejich využití. C. Kritéria provozních parametrů jednotlivých zařízení Ato KPI mohou být využita ke sledování stavu a provozních parametrů jednotlivých zařízení a v některých případech i k predikci zásahů údržby. Příklady vybraných indikátorů signalizující potřebu údržby Různé druhy účinnosti, přestupů tepla nebo heat rate výměníků, čerpadel apod Opotřebení zařízení (v závislosti na počtu provozních hodin, otáčkách, zatížení nebo počtu startů apod)

10 Cílem je identifikace procesních signálů nebo jejich kombinace, která je přímo spojená se sledovaným KPI. Dotčené KPI je poté opraveno pomocí korekce těchto procesních signálů. Příklad může být výpočet a monitorování součinitele přestupu tepla v kondenzátoru (lze uplatnit pro jakýkoliv jiný typ výměníku ale také pro jednotlivé sekce HRSG apod.) Předané teplo Qth = Fchladicí Voda cp (T2 T1) Logaritmický teplotní spád T2 T1 Tlog = (Tkondenzát T1) Ln (Tkondenzát T2) Součinitel přestupu tepla K = Qth S Tlog Kde S je teplosměnná plocha kondenzátoru

11 Dalším příkladem může být monitorování obsahu S2 v palivu, výpočet rosného bodu spalin a měření teploty spalin za kotlem s cílem zamezit provozním stavům kdy vlivem kombinace S2 v palivu a teploty splin dochází k provozu ohříváku vzduchu pod rosným bodem a následné kondezaci a zvýšené korozi trubek ohříváku. KPI mohou být definována pro tato zařízení Parní kotle Kotle na odpadní teplo Stechiometrie spalování Spalovací / plynové turbíny Parní turbíny Ohříváky napájecí vody Výparník Přehřívák Tepelné výměníky Ohříváky vzduchu Kondenzátory Generátor Celkovou bilanci bloku Vlastní spotřebu energií a médií Systém zásobování teplem Parametry a vlastnosti páry Parametry a vlastnosti médií

12 ROZSAH ČINNOSTÍ V rámci nastavení KPI budou provedeny tyto činnosti Revize projektu a provozu daného bloku a nastavení KPI Sběr a analýza vstupních dat a posouzení projektu a provozu jednotlivých zdrojů Tepelný model každého výrobního bloku jak pro projektované parametry tak pro hlavní provozní stavy s cílem identifikovat odchylky od optimálních provozních hodnot Definice vhodných KPI, nastavení benchmark hodnot včetně intervalů pro jejich pravidelné vyhodnocování a sumarizace doporučení pro optimalizaci provozu a údržby jednotlivých bloků Pro každý blok bude zpracována samostatná technická zpráva zahrnující Popis stávajících zdrojů a jejich provoz Identifikaci odchylek od optimálního provozu jak pro návrhový tak pro dílčí provozní stavy Bude definován o Seznam údajů, které budou dlouhodobě měřeny o Seznam a metodika pro stanovení výpočtových hodnot (součinitele přestupu tepla, tlakové ztráty, korekce měřených parametrů apod) o Seznam zvolených KPI

13 Dlouhodobé monitorování a analýza KPI a dalších provozních dat Definované KPI a další provozní data budou TB dlouhodobě sledována a zaznamenávána, v pravidelných intervalech pak NEE může na základě objednávky provádět analýzu a vyhodnocení takto dlouhodobě monitorovaných provozních dat a KPI. Pro každý takto analyzovaný výrobní blok bude aktualizován tepelný výpočet návrhového a dílčích provozních stavů kde budou identifikovány rozdíly mezi aktuálními a očekávanými hodnotami a bude posouzena efektivita a účinnost provozu každého bloku. Dále bude zpracována samostatná technická zpráva zahrnující odchylky od projektovaných hodnot, vyhodnocení případných odchylek KPI a identifikaci příčin těchto odchylek od nastavených hodnot.