Un impianto di cogenerazione a gas sostituisce un DCS obsoleto

Un impianto di cogenerazione a gas sostituisce un DCS obsoleto

Sfida

  • Impianto di cogenerazione a rischio di obsolescenza del sistema di processo
  • Ripon Cogeneration usava un DCS obsoleto locale non più sostenibile, con tempi di fermo non programmati e lunghi periodi di ricerca guasti
  • Le soglie di sicurezza venivano codificate manualmente nel sistema, forzando interruzioni e riavvii dell'impianto
  • Per via dei guasti del server esistente, Ripon Cogeneration perdeva preziose informazioni di processo e operava senza accesso ai dati critici per l'analisi

Soluzioni

Risultati

  • Migliori prestazioni dell'operatore
  • Tempi di avviamento ridotti del 10% circa e interventi di protezione indesiderati ridotti del 90%
  • Conformità ai requisiti normativi facilitata
  • Migliore flessibilità dell'operatore e capacità di monitorare le variabili di processo attraverso il sistema PlantPAx

Contesto
Ripon Cogeneration, una consociata di Veresen Holding Company, vende energia a una delle utility più grandi del Paese, fornendo corrente ad abitazioni e aziende nella maggior parte della California settentrionale e centrale. La turbina della centrale a 50 megawatt, situata nella San Joaquin Valley, genera anche vapore che viene utilizzato per la produzione di acqua distillata che viene poi utilizzata presso il produttore di processo adiacente.

Nel 2012, i proprietari dell'impianto, vecchio di 25 anni, hanno deciso di dismettere il sistema di controllo distribuito (DCS) obsoleto.

"Il nostro sistema obsoleto non riusciva più a garantire le prestazioni, ed era troppo costoso da riparare", ha affermato Brett Weber, Operations and Maintenance Manager, Ripon Cogeneration. "Inoltre, poche persone riuscivano a comprendere il vecchio sistema, e il supporto del fornitore era scarso. Dovevamo fare qualcosa."

Sfida
Il problema principale: Diverse istanze di sicurezza intrinseca erano codificate manualmente nel DCS, pertanto anche le più piccole deviazioni nelle variabili di processo, ad esempio la temperatura, causavano una disattivazione e uno spegnimento dell'impianto. Operatori e tecnici potevano solo reagire a questi problemi, che si verificavano troppo spesso.

Riavviare la turbina a gas e i sottosistemi critici che la sostenevano, compreso il refrigeratore, l'osmosi inversa e l'impianto di distillazione dell'acqua, richiede circa un'ora ogni volta che l'impianto si disattiva, e ciò condiziona la produzione dell'impianto.

Inoltre, per via dei riavvii multipli, l'impianto rischiava di superare i limiti di emissioni. Proprio come un'auto che emette più gas di scarico quando il conducente avvia il motore, le centrali elettriche emettono più combustibili all'avvio. Le emissioni delle centrali e gli altri potenziali impatti ambientali sono soggetti a normative severe in California. Ripon opera ai sensi delle autorizzazioni di 12 diversi enti normativi, che monitorano valori come la qualità dell'acqua e livelli di ammoniaca nello stabilimento.

Lavorare con un DCS obsoleto risultava complicato per via della mancanza di supporto locale per le riparazioni o la manutenzione da parte di esperti.

"Ogni volta che si presentava un problema importante nel sistema, dovevamo attendere l'assistenza, a volte fino a tre settimane", ha affermato Weber. Manutenzione e riparazioni diventavano inevitabilmente più frequenti, lunghe e costose.

Inoltre, nel 2012 Ripon ha perso l'intera cronologia di processo per via di un guasto del server dell'impianto. Oltre ad avere un sistema DCS guasto, Ripon ha perso tutti i dati. Per riparare il server occorrevano $20.000 e non c'era garanzia che i dati sarebbero stati recuperati.

Inoltre, i report di produzione quotidiani venivano sviluppati manualmente: gli operatori dell'impianto registravano i dati dai misuratori del sistema di controllo e trascrivevano manualmente i dati dalle pagine Web, inserendoli in un report di produzione che veniva inviato al vicepresidente in una sede remota. Per generare il report manuale, ogni giorno erano impiegate una o due ore.

"Quando il nuovo COO della nostra azienda ha visitato lo stabilimento e ha visto ciò con cui stavamo lavorando, ecco, questo è stato il punto di svolta", ha affermato Weber. "Sono bastati solo 30 minuti affinché prendesse la decisione di approvare la raccomandazione dello stabilimento di implementare un nuovo sistema di controllo con una soluzione informativa integrata".

Soluzione
Il nuovo sistema include una piattaforma di controllo multidisciplinare, modulare e abilitata alle informazioni che abbina al controllo dei processi e della sicurezza funzionalità di comunicazione e I/O avanzate. Il sistema è dotato di 750 punti di I/O e può raccogliere fino a 1.000 punti di dati di processo. La rete aziendale esistente è stata sostituita con una EtherNet/IP™, per consentire una facile installazione del nuovo sistema e un'integrazione perfetta con i sottosistemi esistenti dello stabilimento.

Per eliminare il processo di raccolta manuale dei dati, incline agli errori, il sistema PlantPAx™ include un software di storico dei dati, oltre a un portale di visualizzazione, analisi e reporting che fornisce controlli basati sui ruoli con una visione in tempo reale nella produzione. Le funzionalità di visualizzazione a livello di supervisore incluse nel sistema PlantPAx forniscono agli operatori una visione ottimale delle informazioni di produzione e della diagnostica, perfettamente integrata nella sala di controllo degli operatori di Ripon, ora riprogettata e aggiornata. Il sistema PlantPAx sfrutterà tutti i dati storici del sistema di processo e automatizzerà i report di produzione quotidiani, consentendo agli operatori di concentrarsi più da vicino sulle operazioni del sistema anziché dedicarsi alla documentazione manuale ogni giorno.

In passato, Ripon non riusciva a capire cosa comportasse i problemi del sistema. In primo piano: lo scenario gas-turbina dell'impianto. C'è un punto di controllo specifico nella turbina a gas, denominato T2 - temperatura di ingresso dell'aria della turbina. Il sistema PlantPAx offre agli operatori intuizioni migliori sulla temperatura T2 e sugli elementi che la condizionano, per permettere loro di rispondere proattivamente ai cambiamenti e migliorare la produttività.

Risultati
Il sistema PlantPAx fornisce un protocollo di comunicazione unico e coesivo e ha migliorato le prestazioni complessive degli impianti presso Ripon. I vantaggi del progetto includono:

  • Una riduzione significativa degli arresti: i problemi di sicurezza intrinseca sono calati del 90% con il nuovo sistema.
  • Conformità alle normative: poiché gli arresti non pianificati sono pochi, l'impianto si avvia solo una volta al giorno, mantenendo le sue emissioni ampiamente entro i limiti. "L'implementazione del sistema PlantPAx ci ha aiutati indirettamente a rispettare tutte le altre questioni normative in quanto i controlli sono automatizzati e gli operatori riescono a monitorare le condizioni in tempo reale", ha dichiarato Weber.
  • Tempo di avviamento ridotto - Anziché un'ora, il nuovo sistema impiega circa 45 minuti per riavviare l'impianto.
  • Variabili di processo controllabili - Il personale può monitorare facilmente le variabili di sistema attraverso i dashboard PlantPAx e decidere se lavorare sulle piccole deviazioni oppure se spegnere il sistema per intero.
  • Una sola rete aperta - Ripon può più facilmente espandere l'impianto e sfruttare nuove apparecchiature e dispositivi Ethernet. Inoltre, la rete non proprietaria semplifica il processo di assunzione e formazione, poiché i nuovi tecnici non necessitano di competenze specializzate per far funzionare il sistema e risolvere i problemi.
  • Elaborazione dei dati di produzione - Gli operatori dell'impianto potranno vedere e sfruttare dati di sistema in tempo reale per affrontare le problematiche nel momento in cui si verificano e per garantire che l'impianto funzioni raramente a pieno regime. Supporto di fornitori locali - Gli specialisti di Maverick Technologies e Rockwell Automation possono rispondere rapidamente quando necessario.

"Da un punto di vista estetico, il sistema di controllo dell'automazione completamente integrato di Ripon offre un'esperienza completamente nuova agli operatori", ha dichiarato Weber.

"Ora, quando ci si trova nel sedile dell'operatore, sembra di guidare un'auto completa, piuttosto che una con una scocca Chevrolet, un motore Ford e un cruscotto Toyota", ha dichiarato Weber. "Questo progetto DCS ha fissato lo standard per tutti i progetti futuri presso il nostro impianto ed è un modello per il progetto di impianto Veresen."