Pokročilé aplikace pro energetiku

Pokročilé aplikace pro energetiku Setkání uživatelů Slovensko, 6.4.2006 Jáchym Vohryzek, Honeywell, Praha

PROGRAM Představení Honeyewell Prague Laboratory Mapa aplikací pro energetiku Uniformance PHD + Workcenter TotalPlant Performance Monitoring Modelování, citlivostní analáza a statická optimalizace Unified Energy Solutions 2

Honeywell Prague Laboratory (HPL) - Historie 1993: HTC jako společný program Honeywell + AV + ČVUT => Honeywell Technology Center Prague 1995: HTC Prague součást Honeywell, spol. s r.o. 1997: Rozšíření aktivit, zákaznické projekty s místní HPS 2000: Zodpovědnost na úrovni korporace (HPL) další rozšíření 2002: Vstup do divize Automation & Control Solutions (součást Advanced ACS Technology sekce Knowledge Services ) - HPL ve zkratce První výzkumné a vývojové pracoviště mimo USA Většina pracovníků má postgraduální vzdělání (PhD/CSc.) Pokročilá softwarová řešení pro aplikace v průmyslu a řízení budov Stále silná vazba na ČVUT (studenti, zaměstnanci, sponzoring, společné projekty) Odborná i projektová podpora ostatních divizí Honeywell v regionu 3

Organizační struktura HPL Prague Laboratory (3) Data-Centric Technology (10) Process Control & Optimization (12) ASIC Design Group (7) Řízení založené na datech stochastická optimalizace statistický data-mining management rizik Řízení založené na modelech prediktivní řízení MIMO optimalizace s přihlédnutím k neurčitosti HW Design pro divizi Aerospace Funkční design a testování digitálních integrovaných obvodů 4

Modus Operandi HPL Vývoj Pilotní aplikace Projektová podpora Softwarové inženýrství a implementace HPL Teorie řízení a rozhodovacích procesů Technické zkušenosti v oboru Teorie + Zkušenosti => Technologie / Nástroje / Řešení 5

Optimalizace a procesní řízení Obchodní plánování Vyčíslitelné přínosy SW řešení: Pokročilé řízení/ Optimalizace Plánování výroby Optimalizace v reálném čase Nadstavbové pokročilé řízení Řídicí systém (DCS) Základní řídicí smyčky Polní instrumentace Provoz / Technologie Integrované řízení výrobních procesů Náklady 6

Aplikace pro energetiku Pokročilé řízení Optimalizace plánování Aplikace pro vyhodnocování technologie WorkCenter komponenty UES Energy Expert TPPM TotalPlant Performance Monitoring Prezentační webový portál optimalizace jednotek/výr. celků on-line, v reálném čase Load Forecaster VERA TurboSuite efektivita otáčivých strojů monitoring teplotního namáhání(tsms), optimalizace ofukování sazí (SBO) Platforma pro výrobní informační systém (MIS) MPC TLC ELA-T WPKS ELA-B VERA TPPM TURBO TPPM SUITE UES SBO TSMS Monthly Report Weekly Report Daily Report Datový sklad společná archivace procesních dat standardní rozhraní Process History Process Data History Data Information Access Layer Event History Event Data History Data Transactio nal History Transactio Data nal History Data Technology Reference Data Model Process Data Access Layer Applicatio n Data Applicatio n Data PHD REPORTY Řídicí systém DCS, sběr dat standardní strategie řízení společná platforma Experion, rozhraní k systémům 3. stran UNISIM Simulace Simulátor pro výcvik operátorů What-if analýzy 7 PLATFORMA

Uniformance Process Data History (PHD) + WorkCenter (WPKS) 8

Uniformance PHD Uniformance PHD - přesná a robustní historizace procesních dat - Výkonný historizační stroj v kombinaci relační databází - Jednotná platforma pro ukládání procesních dat - Datový sklad pro Business.FLEX aplikace - Otevřenost - rozhraní pro získávání dat - Otevřenost - rozhraní pro poskytování dat - Rychlost - Optimalizace pro úlohu historizace - Robustnost redundance sběru dat Information Access Layer Process History Data Process History Data Event History Data Event History Data Transactional History Data Transactional History Data Technology Reference Data Model Process Data Access Layer Application Data Application Data PHD 9

Uniformance PHD Desktop Process Trend Nástroj pro prezentaci trendů Integrované analytické nástroje Excel Companions Nástroj pro tvorbu reportů Add-In pro MS Excel Tag Explorer Rychlá orientace v položkách PHD Strukturované prohledávání IT standardy OLE DB - SQL OPC Industrial Automation Visual PHD OLE server (COM iface) ActiveX knihovna 10

WorkCenter: Co to je? Interaktivní Web aplikace - Komfortní nástroje pro vizualizaci - Zabudovaná podpora pro vyhodnocení dat - Nástroje pro podporu rozhodování Základ Kolaborativního řízení - Informovanost, aktuálnost, efektivnost, flexibilita V rámci provozu, výroby, společnosti Přínosy - Podpora produktivity koncového uživatele Propojení informací z různých zdrojů bez nutnosti porozumění specifikům jednotlivých systémů - Efektivita Nasazení během hodin Snadná rozšiřitelnost - Flexibilita Malé nároky a školení (uživatelé i administrace) Transparentní integrace stávajících databází 11

WPKS Vizualizace 12

WPKS Manuální vstupy 13

WPKS Inteligentní trendy 14

TotalPlant Performance Monitoring (TPPM) 15

CO JE TPPM? Nástroj pro nepřetržité sledování chodu a ekonomiky teplárenského, resp. energetického provozu Vyhodnocuje se chod, účinnost/měrná spotřeba pro: - kotle - turbiny - tepelné výměníky (NTO, VTO, LUVO, kalorifery, napájecí nádrže) - odběry, hmotnostní bilance, ztráty - odsíření Zahrnuje sledování efektivity pokročilého řízení SW nástroj pro provozně ekonomické hodnocení výrobních celků v reálném čase 17

PŘÍNOSY TPPM Výrobně manažerský nástroj - trvalé zlepšování klíčových ekonomických parametrů výroby - systematický přístup k hodnocení klíčových výrobně ekonomických parametrů výroby Identifikace příčin - nástroj pro rychlou identifikaci příčin neefektivní výroby - umožňuje okamžitou reakci na změnu klíčových výrobně ekonomických parametrů výroby Operativní řízení - zrychlení procesu rozhodování při operativním řízení výroby Zhodnocení procesních dat - výsledky výpočtů klíčové ukazatele o výrobě - automatická archivace - použitelné pro dlouhodobé sledování a vyhodnocování 18

CHARAKTERISTIKA TPPM Typicky vyhodnocované údaje obsahují: - Hmotnostní a tepelné bilance kotlů - Účinnost kotlů přímou i nepřímou metodou - Grafické znázornění parních cyklů (teploty, entalpie, entropie) - Přehled aktuálních hodnot emisí - Hmotnostní a tepelné bilance turbín - Účinnost turbín po jednotlivých stupních - Účinnost kondenzátoru - Účinnost chlazení/chladících věží - Účinnost ohříváků vzduchu a kaloriferů - Účinnost ohříváků vody - Přehled zástřiků Výpočty z aktuálních dat - aktualizace po 1 minutě Prezentace veškerých údajů - číselně i graficky - na konzoli TPPM serveru Archivace výpočtů - klíčové parametry zpětně přenášeny do PHD - časové řady pro další analýzu Podnikový intranet - Zvolené údaje jsou číselně i graficky k dispozici přes webprohlížeč prostřednictvím Workcenter 19

TPPM V PROCESU ŘÍZENÍ 1 2 3 4 TPMM vypočte a prezentuje aktuální výrobně ekonomické parametry Provozní ekonom (manažer provozu) vyhodnocuje údaje a přijme rozhodnutí Operativní taktická změna řízení jednotlivých zařízení Dopad na výrobní výsledky se projeví ve změně procesních dat Výrobní výsledky 4 3 Řízení provozu Workcenter Workcenter PKS PKS TPPM 1 2 Provozní ekonom Alert Alert Manager Manager Reporting Reporting (TPRL) (TPRL) KPI KPI Manager Manager Nadstavby a doplňky TPPM Zrychlení a větší systematičnost procesu řízení výroby 20

JAK TPPM PRACUJE? TPPM server Vstup dat Uživatelský interface Kalkulace PHD data Výstup dat HTML Uživatelé na podnikovém intranetu Konfigurace 21

Modelování, citlivostní analýza a statická optimalizace 22

Modelování Nástroj UniSim statický model tepelné bilance kotle 24

Řešení Global Boiler Performance Optimization UniSim - modelování - citlivostní analýza TPPM - vyhodnocení (výpočet) účinnosti SBO - optimalizátor ofukování sazí Workcenter - prezentační vrstva PHD - datový sklad DCS GBPOS UniSim Model WHAT-IF ENGINE DATA STORAGE URT PLATFORM PHD SBO ENGINE TPPM Engine Workcenter CLIENT HMI Workcenter Client What-If Config Tool P-8 Statická optimalizace v otevřené smyčce 25

Unified Energy Solutions (UES) 26

Unified Energy Solutions (UES) Základní charakteristiky Komponentní softwarové aplikace - společná infrastruktura a komponenty - hierarchické propojení Optimalizace - procesu spalování - řazení tepelných zdrojů - řazení turbosoustrojí - dodávky elektrické energie a podpůrných služeb 28 Pokročilé řízení a Nejmodernější řešení optimalizace pro pokročilého řízení - výrobu elektřiny - vynikající odezva v - výrobu procesní páry přechodových stavech - výrobu tepla - podpora otevřených DCS systémů třetích stran a veřejných komunikačních protokolů On-line optimalizace v reálném čase, v uzavřené smyčce

Unified Energy Solutions (UES) Hlavní přínosy úspory ve výrobě tepla a elektřiny rozšíření efektivního výrobního rozsahu kotlů optimalizace emisí ve spalinách optimální využití dostupné výrobní kapacity optimální řízení v přechodových stavech prodloužení životnosti a snížení nákladů na údržbu 29

Schéma UES Úroveň IV Optimalizace dodávek elektřiny TLC Řízení generace Úroveň III Řízení parních sběren MPC Centrální regulátor tlaku sběrny/sběren Úroveň II Paralelní rozložení zátěže ELA-B Rozvažování turbin ELA-T Rozvažování kotlů Úroveň I optimalizace jednotek Teplota výstupní páry ATC ATC Spalovací proces 30

Komponenty UES TLC ELA-T Tie Line Control - přesné plnění plánovaných dodávek elektrické energie v reálném čase - nástroj pro správu a komunikaci dodávkového plánu Economic Load Allocation for Turbines - optimálně rozděluje výrobu elektřiny na jednotlivá turbosoustrojí - pracuje s kondenzačními, protitlakými turbinami i redukčními stanicemi MPC Master Pressure Controller - stabilizuje bilanci dodávky a odběru páry ze sběrny - zabezpečuje dynamickou stabilitu parních sběren 31

Komponenty UES (pokrač.) ELA-B Economic Allocation for Boilers - optimální rozdělení výroby páry mezi jednotlivé paralelní kotle - maximalizace agregované tepelné účinnosti kotelny Advanced Combustion Control - nejmodernější řešení pokročilého řízení spalovacího procesu - optimalizace tepelné účinnosti jednotlivých kotlů - redukce a stabilizace emisí v rámci stanovených limitů ATC Advanced Temperature Control - prediktivní řízení zástřiku přehřáté páry - snižuje fluktuace výstupní teploty páry - zvýšení účinnosti termodynamického cyklu 32

Příklad UES v elektrárnách TLC Kotel ATC BLOCK 1 Kondenzační turbina ATC ELA-T BLOCK 2 ATC Více elektrárenských bloků BLOCK 3 33

Příklad UES v teplárenství, průmyslové energetice TLC MPC ELA-T Protitlaká (odběrová) turbina ELA-B Redukční stanice Kondenzační turbina (s odběry) Více kotlů pracuje do společné parní sběrny 34

Příklad Architektura řešení User PC Workcenter Client KPIs Displays Monitoring/ Globální optimalizace Engineer Station Workcenter Client What-if Config Tool KPIs Displays GBPOS Server UniSim Model TPPM Engine SBO Engine What-If Engine Router/Firewall Workcenter Server Intranet Uniformace PHD/ Workcenter Operator Station (GUS) APP Node UES PHD Server PCN Workcenter Client SBO Display BTC Engine Engine ATC Engine NIM(s) Unit #1 NIM(s) Unit #2 LCN DCS UCN #1 UCN #2 35 Controllers Controllers

Děkuji za pozornost! Přilož! 36 Сложи! Přilož! Skovl kul ind! Schep het er in! Shovel it in! Leg an! Lapátolj szenet! 연료투잎! Prilož! Bagă combustibil! Skyffla in det!

www.honeywell.com