Xây dựng hệ thống quản lí thiết bị nhà máy điện

Trong ngành điện, việc quản lý hiệu quả thiết bị nhà máy có tầm quan trọng rất lớn. Meridian Energy, công ty năng lượng tái tạo lớn nhất Niu Dilân đã nhận thức rõ về tầm quan trọng của việc quản lý thiết bị nhà máy điện  khi tiến hành thiết kế triển khai hệ thống quản lý thiết bị nhà máy của riêng mình.

Meridian Energy là công ty phát điện quốc doanh từ nguồn năng lượng tái tạo lớn nhất Niu Dilân, cung cấp khoảng 30% sản lượng điện cả nước. Công ty hiện đang vận hành 9 nhà máy thuỷ điện tại Đảo Nam, trại năng lượng gió lớn nhất Niu Dilân ở Đảo Bắc và một trạm năng lượng gió tại thủ đô Wellington. Meridian Energy cung cấp cho khoảng 200.000 hộ tiêu thụ sinh hoạt, công nghiệp và thương mại trên toàn đất nước.

Bảng 1 Số liệu thống kê về các nhà máy thuỷ điện thuộc Meridian Energy

Nhà máy thuỷ điện

Sản lượng danh định hằng năm (GWh)

Tekapo A

160

Tekapo B

800

Ohau A

1.150

Ohau B

970

Ohau C

970

Benmore

2.200

Aviemore

900

Waitaki

500

Manapouri

4.400

Với tổng giá trị tài sản thiết bị trên 4 tỉ đô la Niu Dilân (khoảng 2,9 tỉ USD), Meridian Energy luôn nhìn nhận vấn đề quản lý thiết bị một cách nghiêm túc. Là một doanh nghiệp quốc doanh, Meridian Energy chịu trách nhiệm quản lý hoạt động kinh doanh một cách hiệu quả và có lãi, đồng thời bảo tồn năng lực tài sản thiết bị cho các thế hệ mai sau. Để đảm bảo sự cân bằng này, công ty đã xây dựng một chương trình cải tiến không ngừng, bằng cách sử dụng các phương pháp luận quản lý và bảo trì hiệu quả nhất, kết hợp với ứng dụng công nghệ tiên tiến.

Điều khiển vận hành tập trung

Nhiều tài sản thiết bị của Meridian Energy được đưa vào vận hành từ những năm 60 thế kỷ trước, và cũng như nhiều công trình thuỷ điện vào thời kỳ đó, các tài sản thiết bị này đã gần đến lúc phải thay mới hoặc cải tạo, hoặc ít nhất thì cũng phải quan tâm đến nhiều hơn, tránh việc buộc phải ngừng những thiết bị nguồn quan trọng hoặc, trong trường hợp tồi tệ nhất, để xảy những sự cố tốn kém hoặc thảm hoạ.

Ngoài vấn đề nhà máy ngày một già cỗi, Meridan Energy cũng đang phải đối mặt với hiện tượng đang diễn ra trên toàn cầu, đó là các kỹ sư và đội ngũ kỹ thuật dày kinh nghiệm đến tuổi nghỉ hưu, hoặc đơn giản hơn, xin chuyển đi nơi khác vì lực lượng lao động giờ đây trở nên linh hoạt hơn. Ngoài chuyện dễ thấy là phải tuyển người mới, khó khăn ở đây chính là những người chuyển đi cũng mang theo luôn tài sản trí tuệ tích lũy được trong cả đời làm việc trong ngành.

Năm 2001, Meridian Energy đã hoàn thành chương trình 5 năm đầy tham vọng nhằm nâng cấp mạng lưới theo dõi và điều khiển toàn nhà máy và tập trung các hoạt động trong phòng điều khiển về thành phố Twizel ở Đảo Nam. Toàn bộ nhà máy của Meridian Energy giờ đây được quản lý từ xa từ một địa điểm duy nhất. Giải pháp này đã giải quyết được một phần vấn đề biên chế lao động và điều kiện xa xôi hẻo lánh, nhưng cũng đặt ra nhiều thách thức mới.

Hậu quả của việc chuyển biên chế lao động từ hiện trường nhà máy về phòng điều khiển trung tâm, đó là những người có trình độ chuyên môn này không còn ở nhà máy điện nữa và cũng không còn tiếp xúc trực tiếp với những thiết bị thuộc trách nhiệm của họ nữa. Do vậy, hệ thống theo dõi tình trạng thiết bị mang tính cơ sở và cơ bản nhất hiện có – tức là dựa trên thị giác, thính giác, khứu giác và xúc giác  đã bị loại khỏi phương trình bảo trì.

Thực tế rõ ràng là một khi đã rút ra khỏi nhà máy điện những người có kinh nghiệm hiểu biết sâu thì cần phải trang bị những công cụ chẩn đoán mạnh để theo dõi tình trạng nhà máy. Trước đây, Meridian Energy đã có một số hệ thống và qui trình làm việc rất tốt và rất nhiều dữ liệu về bảo trì, tuy nhiên theo đánh giá, thì những dữ liệu đó mặc dầu phong phú, nhưng nghèo về thông tin. Dòng dữ liệu thô về cảm biến và báo động từ các tài sản thiết bị tản mát của Meridian Energy cần được chuyển đổi thành những thông tin rõ ràng, có ích về tính năng và tình trạng của nhà máy.

Để giải quyết vấn đề này, Ban Nâng cấp nguồn điện, do Garth Dibley làm trưởng Ban, bắt đầu lập kế hoạch một hệ thống cảnh báo sớm các trường hợp hư hại những thiết bị quan trọng, phân tích cơ bản để biến các dữ liệu thành thông tin và có khả năng tiên đoán, hay nói cách khác, lập hệ thống quản lý tài sản thiết bị nhà máy (plant asset management – PAM).

Chìa khoá để thực hiện hệ thống này là tích hợp nó với hệ thống quản lý bảo trì bằng máy tính hiện có của công ty  mang tên Maximo  và cơ sở dữ liệu hồi cố hiện có của nhà máy. Meridian Energy đã đầu tư rất lớn vào các hệ thống bảo trì này, về tiền của, thời gian cũng như công sức để tập hợp gần 8 năm công tác bảo trì. Nếu như hệ thống không sử dụng các dữ liệu này thì không thể gặt hái được lợi ích lâu dài sau này.

H1. Hệ thống PAM của Meridian Energy bao gồm hệ thống tích hợp ba cấp

Meridain Energy đã tổ chức đấu thầu và công ty Matrikon được chọn với nhiệm vụ tìm ra giải pháp tích hợp về quản lý tài sản thiết bị nhà máy (PAM). Ông Finn Peacock, kỹ sư điều khiển của Matrikon khẳng định: “Một khi hai hệ thống liên quan mật thiết với nhau, cụ thể là Hệ thống quản lý bảo trì bằng máy tính (Computerized Maintenance Management System  CMMS) và hệ thống PAM, còn chưa nói chuyện được với nhau thì vẫn cần phải có sự can thiệp của con người, và như vậy mục tiêu đặt ra cho hệ thống PAM coi như thất bại. Đây là trường hợp điển hình phát triển hệ thống IT mà kết quả thực tế hoá ra lại vất vả thêm.

Một giải pháp tích hợp

Hệ thống PAM của Meridian Energy xoay quanh một hệ thống điều khiển trung tâm, hệ thống này cắm vào các bộ điều hợp dạng môđun (modular adapter) để kết nối và tích hợp các hệ thống và phần mềm mà nó cần. Hệ thống PAM hoàn chỉnh này ứng dụng những cải tiến của các sản phẩm ProcessSuite sẵn có, đã qua thử thách của hãng Matrikon, để tập hợp và phân tích các dữ liệu đến, thực hiện các mô hình toán học được sử dụng trong ngành chẩn đoán và cho phép tiếp cận và hiển thị hệ thống trên cơ sở web. ProcessSuite bao gồm:

· ProcessGuard cho phép PAM báo động theo thời gian thực và hiển thị và phân tích các sự kiện, thay thế các máy in các trường hợp báo động, theo dõi các thao tác vận hành và công việc của người vận hành và là công cụ loại trừ hiệu quả các báo động nhầm.

· ProcessMonitor là nền máy tính công nghiệp tiên tiến phân tích dữ liệu trực tuyến được thiết kế để giải quyết các vấn đề và sự cố xử lý khó khăn, tạo nên một giao diện để thực hiện các mô hình toán học sử dụng trong chẩn đoán.

· ProcessDoctor liên tục theo dõi các tài sản thiết bị theo thời gian thực, nhận diện và xử lý theo thứ tự ưu tiên những đối tượng hoạt động kém hiệu quả.

· ProcessNet cho phép truy cập một cách linh hoạt, dựa trên web, trung tâm điều khiển hệ thống PAM và các bàn điều khiển của trung tâm.

Ngoài ra, chương trình Common Knowledge (Kiến thức chung) về kết nối đối tượng cũng được triển khai để tạo môi trường phát triển nhằm thực hiện logic kinh doanh, phân loại các kết quả mô hình toán học, nhờ đó cho phép thực hiện việc chẩn đoán. Hệ thống ba cấp tạo ra được tích hợp vào trung tâm điều khiển PAM (Hình 1).

Các tài sản thiết bị của nhà máy cung cấp cho hệ thống những thông tin về tình trạng của chúng, các kết quả của nhiều thử nghiệm tự động và bán tự động, trực tuyến và ngoại tuyến. Các dữ liệu về nhà máy được phân tích qua các mô hình toán học về tài sản thiết bị, được phân loại và đối chiếu với logic kinh doanh, và các bảng điều khiển nhà máy được cập nhật, thể hiện tình trạng và tiên đoán số ngày sau đó sẽ xảy ra sự cố.

Trường hợp phát hiện hoặc tiên đoán tình trạng bất bình thường, email sẽ được gửi tới người có trách nhiệm, khuyến nghị hành động cụ thể cần thực hiện; toàn bộ qui trình này được tiến hành phù hợp với CMMS (Hệ thống quản lý bảo trì bằng máy tính) hiện có (Hình 2). Hệ thống PAM được nghiệm thu thành công vào đầu năm 2006, lúc đó bao gồm một bảng điều khiển và mô hình máy biến áp để theo dõi 34 máy biến áp của công ty Meridian Energy. Tiếp theo bước thực hiện thành công ở giai đoạn 1, giờ đây các tuabin của nhà máy đã được bảo vệ nhờ hệ thống PAM, phần các bộ điều tốc được triển khai trong khoảng tháng 5/2007, còn các máy phát sẽ được thực hiện trong năm 2007 này.

Lợi ích trước mắt và lâu dài

Ông Mark Williams, kỹ sư công ty Meridian Energy nói: “Cho đến nay, thành công lớn nhất của hệ thống PAM là khả năng nắm hiểu tình trạng máy biến áp được nâng cao rõ rệt. Trước khi có hệ thống PAM, các dữ liệu theo dõi tình trạng máy biến áp dựa vào những người nhập các kết quả thử nghiệm vào chương trình Maximo, sau đó một số người khác phân tích các dữ liệu này và công bố các kết quả ở mức độ chi tiết đủ để nhận diện kịp thời những vấn đề có thể xảy ra. Nếu có sự thay đổi về nhân sự, dù là ở phía Meridian Energy, nhà thầu thực hiện công tác bảo trì hay phòng thí nghiệm thì kết quả thử nghiệm có thể dễ dàng bị bỏ qua hoặc việc phân tích có thể bị trì hoãn.

Giờ đây, mọi dữ liệu theo dõi tình trạng máy biến áp đều được chuyển tới một địa điểm, đó là PAM. PAM tự động phân tích dữ liệu thô và chỉ trong một khung thời gian ngắn, đã gửi email thông báo kết quả phân tích cho người chịu trách nhiệm cùng với khuyến nghị về hành động cần thực hiện để khắc phục. Ông Williams nói: “Cũng cần lưu ý rằng, khi triển khai các mô hình PAM, các chuyên gia đã được mời tới cải tiến chương trình theo dõi tình trạng máy biến áp của Meridian Energy. Các kế hoạch lao động cũng đã được nâng cấp đáng kể. Các thử nghiệm chúng tôi tiến hành đều sử dụng các tiêu chuẩn quốc tế. Trường hợp máy biến áp, đó là các tiêu chuẩn IEEE và các qui phạm uy tín nhất trong ngành.

Các qui trình thử nghiệm và theo dõi tốt nhất này thực hiện được là nhờ tích hợp PAM với hệ thống CMMS Maximo hiện có của nhà máy và hiểu biết kỹ thuật về thiết bị.

Ông Neil Gregory, chuyên gia về chiến lược công nghệ và xử lý của Meridian Energy giải thích về giá trị của hệ thống PAM được thể hiện rõ chỉ một thời gian ngắn sau khi hệ thống này được nghiệm thu. Chúng tôi thực sự không kỳ vọng PAM có thể chỉ ra ngay những trạng thái thảm hoạ, tuy nhiên chúng tôi kỳ vọng và thực tế đã có được cảnh báo rất sớm về những thay đổi trạng thái mà chúng tôi không thể có, nếu như không có hệ thống này. Tất nhiên một số thay đổi này có thể là đáng kể và nếu không được phát hiện có thể tiếp tục diễn biến, dẫn tới những hậu quả thảm hoạ.

Giải pháp cho bài toán toàn cầu

Có rất nhiều ví dụ về sự cố máy biến áp trong điều kiện hiện nay khi mà đội hình các máy biến áp trên toàn thế giới đang tiến dần tới giai đoạn cuối của tuổi thọ thiết kế. Theo ông Gregory thì chủ sở hữu các thiết bị này đứng trước ba hướng lựa chọn cơ bản. Họ có thể thay thế thiết bị căn cứ theo tuổi vận hành và như vậy bỏ phí nhiều năm lẽ ra máy vẫn có thể tiếp tục vận hành tốt. Họ có thể chỉ thay thế một khi xảy ra sự cố, nhưng đây là phương án không thể chấp nhận đối với những thiết bị quan trọng như máy biến áp, hoặc họ có thể giờ đây quan tâm nhiều hơn đến các tài sản thiết bị này để thu được lợi ích sau này.

Ông Gregory nói: “Hệ thống PAM là phương tiện hiệu quả về chi phí để duy trì khả năng nắm hiểu tình trạng các tài sản thiết bị quan trọng đối với doanh nghiệp, cho dù đó là máy biến áp hay bất kỳ thiết bị nào khác.

Theo quản lý ngành Điện, số 6 – 2007

Leave a Reply

Thư điện tử của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *