Biokuro katilo analitika ir valdymas realiu laiku pagal Pramonė 5.0 koncepciją

KAS YRA PRAMONĖ 5.0 KONCEPCIJA?

Daugelis įmonių jau taiko ar yra pritaikę Pramonė 4.0 koncepciją, kuri orientuota į verslo skaitmenizavimą. Dažnu atveju įmonėje jau yra įdiegta išmani apskaita, skaitmenizuota techninė dokumentacija bei inžinerinių tinklų schemos, atliekamas IT sistemų ir darbuotojų  veiklos procesų integravimas į vieningą realiu laiku veikiančią centralizuotą sistemą. Tačiau norint siekti pramonės energetinio efektyvinimo ir CO2 emisijų mažinimo tikslų, svarbu žengti žingsnį pirmyn ir įgyvendinti Pramonė 5.0 idėjas. Pramonė 5.0 lenkia savo pirmtakę, ne tik suteikdama galimybę sklandžiai vykdyti procesus skaitmenizuotų sprendimų pagalba, tačiau pritaikant labiau pažengusias IT sistemas bei didžiųjų duomenų analitiką, atliekant darbą be žmogaus įsikišimo. Dažnas galėtų sukritikuoti tokį požiūrį manydamas, kad žmogus geba geriau analizuoti duomenis ir priimti teisingesnius sprendimus, bet naujausi IT įrankiai, dirbtinio intelekto pagalba, sugeba analizuoti didelius duomenų kiekius per itin trumpą laiką ir pasiūlyti sprendimus. Tokių sistemų pagalba suformuojamos konkrečios valdymo užduotys, sistema valdoma remiantis matematine duomenų analize. Pagrindinė nauda – įrengimai ir inžinerinės sistemos gali būti valdomos efektyviausiu būdu.

TAIKYMO PAVYZDYS – BIOKURO KATILO VALDYMAS

Įmonės, eksploatuojančios biokuro katilus, susiduria su problema, jog deginamo biokuro šilumingumas nėra žinomas deginimo metu. Šilumingumas sužinomas tik po keletos dienų, kai kuras jau sudegintas. 

Problema slypi tame, jog operatorius nežino tikrojo kuro kaloringumo ir pagal bendrąją praktiką katilo valdymo sistema katilą valdo pagal tipinę kaloringumo vertę. Katilo temperatūros valdomos reguliuojant oro kiekį. Kadangi duomenys apie kuro kaloringumą atsilieka nuo valdymo momento ir neleidžia atlikti pagrįstų sprendimų, dažniausiai nėra aišku, ar pasirinktas valdymo būdas (oro kiekis) yra optimalus. Būtent perteklinis oro kiekis lemia didesnius nuostolius. Išauga ne tik nuostoliai, tačiau ir mažinamas katilo tarnavimo laikas iki remonto bei bloginamas jo patikimumas, nes laikoma pernelyg aukšta temperatūra nei tuo metu reikalinga.

Pastebima, kad katilų valdymo efektyvumas priklauso ir žmogiškojo faktoriaus. Kiekvienas operatorius katilą valdo, pagal savo patirtį, todėl skirtingų asmenų valdymo rezultatai skiriasi. Tam pačiam šilumos kiekiui pagaminti sunaudojamas skirtingas kiekis kuro pagal operatoriaus priimtą sprendimą. Kadangi kuro kaloringumas išaiškėja tik po keletos dienų, o balanso ir suvartojimų analizė atliekama dažniausiai mėnesio periodu, tampa sunku ne tik tinkamai rinkti duomenis apie katilą bei jo darbo režimus, bet ir suprasti, kaip efektyviausiai valdyti sistemą, kokius parametrus keisti. 

Laikantis Pramonė 5.0 koncepcijos galima eliminuoti žmogiškąjį faktorių, realiu laiku atlikti duomenų analizę ir valdyti katilą efektyviausiu būdu. Kaip tai atrodo praktiškai?

IT sistema nuskaito realius SCADA apskaitos duomenis, kurie surenkami kas minutę, ir pagal juos atlieka skaičiavimus debesyse. Taip realiu laiku pagal praktinius matavimo duomenis atliekamas katilo matematinis modeliavimas. Modelis apskaičiuoja drėgmės kiekį kure bei faktinį kuro kaloringumą, įvertina kuro dozavimo procesą, ekonomaizerio efektyvumą, šilumos nuostolius su įeinančiu oru ir išeinančiais dūmais. Pagal šiuos rodiklius internetinėje grafinėje vartotojo sąsajoje arba elektroniniu paštu realiu laiku kiekvienai valdymo valandai išduodamos konkrečios užduotys operatoriui, leidžiančios optimaliai valdyti kuro degimo procesą. IT sistema pritaikoma konkrečiai sistemai ir joje suvedami normatyviniai bei vaizduojami realaus laiko duomenys bei rodikliai:

  • Katilo nvk. %;
  • Ekonomaizerio nvk, %;
  • Viso įrenginio nvk, %;
  • Biokuro suvartojimas MWh ir tonomis;
  • Energijos gamybos savikaina, Eur/MWh; Eur/tne.
  • Elektros energijos sąnaudos kWh/MWh šilumos;
  • Energijos savikaina tne / MWhš;
  • Energijos tn biokuro / MWhš;
  • Biokuro energijos rodikliai: šilumingumas MJ/kg ir drėgmės kiekis, %;
  • Perteklinio oro kiekio % kitimas laike.

Skeptikai galėtų sakyti, kad tokius modelius sunku validuoti ir įrodyti jų patikimumą.

Atsakymas labai paprastas, tokios sistemos veikimo kokybe ir patikimumu įsitikinama patikrinant kuro kaloringumą su laboratorijos duomenimis: jeigu duomenys sutampa, vadinasi modelis patikimas. Ilgainiui katilas tampa patikima laboratorine priemone kuro kaloringumo nustatymui tą pačią dieną, valandą. Dažnai praktikoje tyrimai ir suvartoto kuro bei pagamintos šilumos balansas yra sekami įvertinant mėnesio laiko periodą. Tai yra pernelyg ilgas laiko tarpas, kad būtų galima tinkamai įvertinti kuro kokybę bei katilo efektyvumą.

EKONOMINĖ NAUDA

Kyla natūralus klausimas – kiek galima tikėtis sutaupyti, atliekant biokuro katilo valdymą IT sistemų pagalba? Įdiegus analitinę sistemą tikėtinas 3% – 5% sutaupymas nuo kuro suvartojimo. Paprastai analitinės sistemos diegimas atsiperka iki metų, jeigu biokuro katilas yra nuo 5MW galios.

Papildoma nauda, kurią duoda analitinė sistema yra remontų planavimas.  Katilo naudingo veiksmo koeficiento mažėjimas signalizuoja apie artėjančius gedimus. Ne mažiau svarbi nauda yra ir techninio personalo pakeičiamumas. IT sistema turi sukaupusi “know-how“, o tai leidžia išvengti operatoriaus klaidų ir eksploatuoti katilą su mažesnės patirties operatoriais.

Vieną iš pažangiausių biokuro katilo valdymo IT platformų yra sukūrusi lietuviška kompanija Energy Advice. Įmonė atsižvelgdama į rinkos poreikį siūlo pažangų sprendimą: biokuro katilo darbo režimų analitinę sistemą EA-SAS Cloud. Daugiau apie siūlomą sprendimą: https://www.energyadvice.lt/biokuro-katilo-darbo-rezimu-analitika/

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *