Modernización de centrales eléctricas obsoletas con tecnología inalámbrica


Modernización de centrales eléctricas obsoletas con tecnología inalámbrica


Uso de tecnologías alámbricas e inalámbricas OSF e IIoT para publicar datos de sensores remotos en OSIsoft PI.

Desafío

Una planta de energía de propiedad privada en el este de Canadá proporciona el 95% de la electricidad para 500,000 clientes residenciales, comerciales e industriales en toda la provincia. También tiene plantas hermanas en los EE. UU. y el Caribe.

La ubicación canadiense produce más de 10 000 GW hora de electricidad cada año con 2453 MW entregados a través de 32 000 km de líneas de transmisión y distribución. Los clientes confían en este poder cada momento de cada día y esperan soluciones energéticas sostenibles para el futuro. Las fuentes de combustible utilizadas para generar electricidad incluyen carbón, energía hidráulica, eólica, biomasa, mareomotriz, petróleo y gas natural. La planta está cambiando gradualmente de principalmente carbón a una combinación más equilibrada de combustibles naturales y fuentes de energía renovable.

Esta transformación comercial también significó la oportunidad de transformar y actualizar la tecnología de datos, en paralelo, potencialmente en todas las ubicaciones de la planta.:

  • Apoye la gestión de activos, invierta y aproveche las nuevas tecnologías
  • Capturar datos para medir y probar el caso de las inversiones en recursos renovables
    Reduzca los costos operativos y aumente la eficiencia
  • Automatice las lecturas manuales para dispositivos más antiguos no instrumentados
  • Supervise, prediga y evite problemas inminentes de forma proactiva

Algunos de los desafíos fueron una infraestructura que tenía entre 35 y 50 años pero que todavía funcionaba, la falta de conexiones de cableado a los sistemas DCS y la disponibilidad irregular de energía de CA en la planta.

Solución

El objetivo era modernizar los activos de la planta de energía con instrumentación en tiempo real de manera rentable.

Se definió el siguiente criterio de solución:

  • Fácil de instalar y fácil de mantener
  • Capaz de conectar datos a un servidor PI
  • Etiquetas PI para registrar lecturas de instrumentos básicos
  • Lectura digital para reemplazar la costosa recopilación manual de datos
  • Las lecturas digitales aumentarían los modelos de equipos
  • Rentable, listo para usar (es decir, sin retrasos en el proyecto)

Sensores remotos a monitorear:

  • Vibración de la carcasa: acelerómetro
  • Temperatura de la carcasa: el sensor personalizado proporcionó una demanda de energía extremadamente baja, alimentado desde el nodo
  • Temperatura del aire ambiente: análisis de los diferenciales de calor
  • Temperatura del líquido (termopar) – posicionamiento de la válvula o posibles fugas
  • Corriente del motor (0 a 430 amperios) para motores más grandes
  • Temperatura de la tubería (+30 a +120 °F) – diferenciales alrededor de las válvulas principales
  • Servicio al cliente y soporte técnico disponibilidad continua
  • Anticipe la adopción futura en todas las ubicaciones

Se contactó a varios proveedores de soluciones y se seleccionó una combinación de paquetes listos para la solución (SRP) inalámbricos y cableados. Uno de los SRP usó un Aspentech Edge Connect para integrar datos de sensores remotos en OSIsoft PI. La solución también incluía una puerta de enlace inteligente Advantech SmartSwarm con nodos de malla inalámbrica AdvantechWzzard instalados en ubicaciones remotas en toda la planta. Los nodos de borde de Wzzard admiten sensores de temperatura, temperatura ambiente, vibración, corriente y termopar.

¿Por qué Advantech?
Una solución que cumplía con la mayoría de los criterios, se seleccionó la solución Wzzard Wireless Mesh de Advantech. Los nodos de borde inteligente de Wzzard están clasificados para entornos industriales y funcionan durante varios años con un solo juego de baterías. La duración de la batería puede ser monitoreada. La instalación es rápida y no intrusiva. La red de malla inalámbrica simplemente se "superpone" y habilita en red equipos heredados, como bombas de alimentación de calderas, ventiladores, motores y compresores. Los nodos de borde inteligente de Wzzard conectan sensores nuevos o existentes, leen los datos y los transmiten de forma inalámbrica a la puerta de enlace SmartSwarmNetwork. Luego, la puerta de enlace proporciona conexiones seguras y redundantes (alámbricas o celulares) a Internet. Los datos se transfieren a OSIsoft PI a través del protocolo OSF.

Cada nodo tiene capacidades de enrutamiento independientes, por lo que forman una red de malla inalámbrica extremadamente confiable, resistente, autosuficiente y escalable. No es necesario que los nodos individuales estén dentro del alcance inalámbrico de la puerta de enlace: enrutan/redireccionan sus datos a través de los nodos cercanos para llegar al destino. Más nodos, con otros sensores, se pueden agregar más adelante.

Utilizando los nodos de sensores inalámbricos de malla Wzzard™ y una puerta de enlace de integración de activos SmartSwarm, la central eléctrica ahora puede recopilar y analizar datos de sensores remotos. Las lecturas de los sensores del instrumento fluyen directamente a OSIsoft PI utilizando el protocolo OSF. Si las condiciones se desvían de los umbrales predeterminados, las notificaciones de mensajes de texto informan una alarma. Se pueden anticipar y prevenir posibles fallas e interrupciones del equipo, y la interrupción del servicio al cliente.

Beneficios clave de este Solution Ready Package: interfaz industrial patentada y dispositivos, CSA o estándares de seguridad equivalentes, bajo costo, fácil configuración, no intrusivo, pequeña instalación, integración de conectividad inalámbrica/celular en una red existente y protocolos preferidos, confiable alimentación teniendo en cuenta las condiciones de la planta, además de escalable en una fecha posterior.

Pantallas de datos del sensor

Datos de sensores recopilados a través de WzzardTM Industrial Edge Nodes

Tendencia de PI que ilustra las fluctuaciones en DCA y luego control de nivel mejorado.

Impacto del nivel del calentador en DCA (es decir, diferencia de temperatura en el eje Y)

Nodos de borde industrial Advantech Wzzard y puerta de enlace SmartSwarm

  • Tecnología IP SmartMesh 802.15.4e de ultra bajo consumo
  • Se comunica con la puerta de enlace de red SmartSwarm a través de una red de malla inalámbrica confiable y escalable
  • La red de malla inalámbrica de Wzzard cubre distancias en las que las redes cableadas tendrían un costo prohibitivo
  • Las máquinas monitoreadas no necesitan puertos de datos: Wzzard recopila datos a través de una superposición de sensores externos y no intrusivos.
  • Funciona con sensores analógicos o digitales estándar de la industria
  • Estado en tiempo real, datos, alertas, configuración a través de computadora, tableta Android o teléfono inteligente, donde sea útil
  • Los niveles de alerta preestablecidos proporcionan mensajes de texto en tiempo real o notificaciones por correo electrónico de umbrales excedidos
  • El análisis de datos ayuda a predecir fallas para reducir el tiempo de inactividad y los costos relacionados
  • Protocolo MQTT y JSON IoT para plataforma de aplicaciones
  • UL Clase 1/División 2 (ubicaciones peligrosas)


Publicado en español el 08 de Febrero del 2023.

Originalmente publicado el 30 de Enero del 2019.

Fuente original: https://www.advantech.com/en/resources/case-study/retrofitting-aging-power-plants-with-wireless-technology

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