16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/264/972714.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 04 (264) февраль 2015 года

Бразильское техническое чудо – под надежным контролем

Тема номера Даниель ФУКСОН

Гидроэлектростанция «Итайпу», чудо инженерной мысли стоимостью более 15 миллиардов долларов США, расположена на реке Паране на границе Бразилии и Парагвая.

Данная ГЭС занимает второе место в мире по размерам и первое – по объемам производства электроэнергии. Установленная мощность станции – 14 ГВт, она оснащена силовым оборудованием, включающим 20 гидроагрегатов мощностью по 700 МВт каждый. Среднегодовой приток воды в створе плотины составляет 11663 м³ / с (368 км³ / год).

В 2013 году электростанция «Итайпу» в очередной раз установила рекорд выработки электроэнергии – порядка 98 миллионов МВт-ч.

Гидроэлектростанция вырабатывает 75 процентов электроэнергии, потребляемой в Парагвае, и 16 процентов электроэнергии, потребляемой в Бразилии; при этом на бразильской стороне установлены преобразователи 50 Гц – 60 Гц, импортирующие не используемую в Парагвае относительно дешевую электроэнергию. Эти цифры подчеркивают стратегическое значение ГЭС «Итайпу» для обеих стран.

Технопарк «Итайпу» был основан в 2003 году, и на сегодняшний день здесь работает около 300 человек. Технопарк расположен на границе Бразилии, Парагвая и Аргентины и изначально создавался как ориентированная на прибыль инновационная площадка для инженерных разработок, распространения знаний и передачи технологий. В состав технопарка входят так называемые бизнес-инкубаторы и три государственных университета.

Одним из направлений деятельности технопарка «Итайпу» является работа центра CEASB. Это центр передовых исследований в области безопасности гидротехнических сооружений. Исследования проводятся по шести направлениям, одно из которых – работа с базой данных, где активно задействованы клиентские приложения компании OSIsoft. На сегодняшний день в технопарке «Итайпу» с клиентами визуализации PI System работают 20 специалистов.

Основной задачей технопарка всегда был мониторинг состояния плотины «Итайпу». Здесь стоит привести несколько цифр: общая длина плотины составляет 8 километров, ширина – 400 метров, максимальная высота – 196 метров. Для сравнения, длина плотины Саяно-Шушенской ГЭС – 1074 метра, высота – 245 метров. В состав сооружений ГЭС «Итайпу» входит также бетонный водосброс с максимальным потоком в 62,2 тысячи кубометров в секунду.

На плотине «Итайпу» установлены 2700 приборов, данные с которых считываются непрерывно в режиме реального времени. Требуется выявлять возможные отклонения в поведении конструкции гидротехнических сооружений, автоматически выполнять обработку показаний приборов, выявлять неисправности и в реальном времени оповещать специалистов о возникновении тех или иных событий. Таким образом, главная задача специалистов технопарка – помощь инженерам в принятии решений.

Рассмотрим более детально, как PI System компании OSIsoft используется для мониторинга состояния гидротехнических сооружений плотины «Итайпу». Технопарк использует PI System с 2002 года. Два PI Server’а используются как централизованные хранилища данных, в которые поступают данные со множества других систем. PI Server’ы соединены между собой с помощью PI to PI Interface.

На сегодняшний день у «Итайпу» около 70000 тегов, хранящих информацию о фактическом состоянии гидротехнических сооружений и о работе электростанции в целом. С 2002 года накоплено 700 гигабайт данных. Непосредственно для мониторинга состояния ГТС используются 7000 тэгов, которые берут данные с 19 типов контрольно-измерительных приборов.

Вследствие своих конструктивных особенностей, таких, как высота, расположение или тип фундамента, некоторые блоки попадают в разряд ключевых. К диагностике состояния таких блоков инженеры технопарка предъявляют особые требования, и потому на «ключевых» блоках установлено максимально возможное количество контрольно-измерительных приборов.

Что представляет собой решение на базе PI System? Специалисты технопарка называют это решение системой оповещений аварийного мониторинга состояния гидротехнических сооружений.

Как она работает? На PI Server хранятся все необходимые данные. Компонент PI Asset Framework обрабатывает данные и при помощи уведомлений PI Notifications генерирует и отправляет заинтересованным специалистам предупредительные уведомления по электронной почте или по SMS. При этом каждому из уведомлений присваивается определенный цвет в зависимости от его степени критичности.

Среди основных компонентов PI System, используемых в решении, присутствуют:

PI Server 2012;
PI System Management Tools;
PI Asset Framework;
PI Notifications;
PI SDK;
PI AF SDK;
PI Performance Equations;
PI System Explorer.

Одним из самых важных компонентов является PI Asset Framework (PI AF). В этом компоненте реализованы функции анализа данных, и с его помощью специалисты технопарка проводят анализ дерева отказов.

Метод анализа дерева отказов был разработан в 1960‑х годах корпорацией Bell Labs для оценки показателей безопасности в системах контроля запуска межконтинентальных баллистических ракет. Для реализации полного анализа дерева отказов инженеры «Итайпу» используют PI AF из‑за его возможностей описывать иерархические структуры.

Показания контрольно-измерительных приборов, например, экстезометра и пьезометра, связаны между собой логическими операторами: логическое «и» и логическое «или».

Такая структура помогает установить причинно-следственную взаимосвязь между определенными событиями и определить их последствия. Из рисунка слева видно, что риск смещения основания существует, если одновременно происходят два события: критическое увеличение деформации основания и критическое увеличение вертикальной деформации и между этими двумя событиями стоит логическое «и».

Исходя из уровня критичности события, специалисты технопарка «Итайпу» определили несколько уровней тревоги и присвоили им цвета. Таким образом, если показания приборов находятся в пределах допустимых значений, то такому оповещению будет присвоен белый цвет; зеленым цветом обозначаются оповещения с показаниями приборов, которые превысили предельные максимальные значения за год; желтым цветом – предельные максимальные значения за всю историю наблюдения; красным цветом – проектные предельные значения. Существуют также оповещения, сообщающие о том, что данные могут быть недостоверными, или о том, что произошел сбой или ошибка – в таком случае значение выделяется оранжевым цветом.

Итак, когда происходит какое‑либо аварийное событие, специалист получает сообщение, содержащее подробную информацию об этом событии, которая облегчает принятие решений, – это название блока, время, уровень тревоги, изображение дерева отказов, изображение блока. Кроме того, в сообщении есть ссылка, позволяющая получить доступ к более подробной информации о неисправности.

Когда специалист нажимает на указанную в сообщении ссылку, он переходит в веб-браузер, где открывается модуль визуализации, разработанный с использованием веб-технологий JavaScript. Для получения данных используется PI AF SDK. В качестве веб-браузера могут использоваться обычные браузеры, такие как Internet Explorer, Google Chrome или Mozilla Firefox.

В результате пользователь может получить развернутую информацию о том, чем вызвана данная проблема, о показаниях приборов, которые привели к генерации уведомления. На веб-странице можно отследить, как изменяются показания приборов в момент возникновения тревоги.

При необходимости пользователь может увеличить диапазон времени или изменить тип графика. В отдельных окнах можно увидеть более подробную информацию – например, расположение произошедшего события в дереве отказов. В отдельной вкладке с картами можно посмотреть расположение приборов на плотине на карте.

Важно отметить, что специалистам, обслуживающим гидроэлектростанцию, очень часто приходится работать вне офиса. В связи с этим требуется просматривать информацию о возникающих проблемах и неисправностях на планшетах и мобильных телефонах. Поэтому все экранные формы разраба­тываются с учетом того, что они будут использоваться на мобиль­ных устройствах.

Итак, PI System и ее компоненты используются для мониторинга состояния гидротехнических сооружений «Итайпу» и отправки автоматических оповещений о возникающих проблемах специалистам. Это позволило моментально реагировать на возникающие проблемы, а так как систе­ма позволяет провести подробный анализ любых отклонений, то она также помогает специалистам при при­нятии решений.

При использо­вании PI System больше внимания стало уделяться предупреждению возникновения неисправностей. И благодаря эксплуатации систе­мы в технопарке «Итайпу» в этом направлении удалось достичь положи­тельных результатов.

Бразильское техническое чудо – под надежным контролем

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 04 (264) февраль 2015 года: