Post on 16-Feb-2019
La manutenzione degli impianti nell’era dell’Industrial Internet. Condition Based Maintenance e diagnostica da remoto.
Gaia Rossi Field Application Engineering Leader - Europe GE Oil & Gas – Measurement & Control
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I Grandi Trend nell’ Industria
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1. Più Dati
Oggi.... Air Speed Calibrated Altitude Carrier Name Core Compartment Cooling Valve Position Core Speed Date GE Received Departure Station Destination Station EGT Exhaust Gas Temperature EGT1 EGT2 EGT3 EGT4 EGT5 EGT6 EGT7 EGT8 Engine Serial Number FMV Position FMV Position DemandFuel Filter Delta Pressure Fuel Flow Ground Speed Mach Number Message Type N1 Fan Speed without modifier N1 Indicated Fan Speed N1 Maximum Fan Speed N1 Modifier Oil Filter Delta Pressure Oil Pressure PS3 Compressor Discharge Pressure T25 Compressor Inlet Temperature T3 Compressor Discharge Temperature Time GE Received Total Air Temperature Aircraft Total Air Temperature Engine VBV Position
AVSV Position Aircraft ID Aircraft Pitch Angle Aircraft Roll Angle Control System Status Word 1 Control System Status Word 2 DMS Cumulative Chip Count DMS Per Flight Chip Count EMU Status Word 1 ENGINE_RATING Engine Bump Engine Position FADEC AS Software Version Id FADEC Hardware P/N FSV Demand FSV Main Demand FSV Position Fuel Boost Strainer Delta Pressure Fuel Density Center Tank Fuel Flow Demand Fuel Manifold Pressure Fuel Manifold Temperature HPTACC Demand HPTACC Position LPTACC Demand LPTACC Position MSV Demand MSV Position Minor Airframe Model Word Oil Quantity Aircraft Oil Supply Temperature P0 Ambient Pressure PS25 Compressor Inlet Pressure PT2 Inlet Total Pressure Report Code T12 Inlet temperature TBV Demand Aircraft Corrected Angle of Attack
Temperature Static Air APU Bleed Isolation Valve Close Switch APU Bleed Isolation TBV Position TCORE Nacelle Temperature TOIL Oil Scavenge Temperature Throttle Resolver Angle VBV Demand VSV Demand Vib Broadband #1 Bearing - Engr Units Vib Broadband TF - Engr Units Vibration N1 #1 Bearing - Engr Units Vibration N1 Turbine Frame - Engr Units Vibration N2 #1 Bearing - Engr Units Vibration N2 Turbine Frame - Engr Units A/I valve position Wing Valve Open Switch AVM BB vibration Cockpit units AVM Fan vibration Cockpit units AVM High Wins Select Vibration - SS AVM LPT vibration Cockpit units AVM N2 vibrations Cockpit units Air Speed Calibrated - SS Altitude - SS Bleed Flow rate Control System Status Word 4 Control System Status Word 6 Copy Number Core Speed - SS EAI Switch Position - SS EAI Switch Position Open/Closed ECS Pack 1 Flow ECS Pack 1 High/Low ECS Pack 2 Flow ECS Pack 2 High/Low ECS Pack 3 Flow ECS Pack 3 High/Low EEC Subsystem Status Word 2 EGT Exhaust Gas Temp Unshunted - SS
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Virtualizzazione della tecnologia delle
Operazioni
Analisi Predittive
Automatizzazione e auto riparazione
Monitoraggio e manutenzione
mobilizzati
Maggiore produttività
Intrattenimento Digitale
Social Marketing
Comunicazioni Mobili
Architetture Informatiche
Virtualizzate
Commercio e Pubblicità
Trasformate
2. Macchine Intelligenti COSA è SUCCESSO QUANDO
1 MILIARDO DI PERSONE SI SONO CONNESSE?
COSA SUCCEDE QUANDO
50 MILIARDI DI MACCHINE SI CONNETTONO?
CONSUMER INTERNET INDUSTRIAL INTERNET
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3. Analisi in tempo reale
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Industrial Internet
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Connettere Intelligenza e Macchine
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Macchine industriali
Estrazione e memorizzazione di dati
macchina proprietari
Sistemi Dati
Industriali
Algoritmi e nalasisi dati basati sulla singola macchina
Analisi di grandi moli di dati ( Big Data)
Visualizzazione dei
dati remota e centralizzata
Condivisione dei dati con persone e macchine approppriate
Reti fisiche e umane
L’informazione
ritorna alle macchine
Sistemi Intelligenti – Parco Eolico
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Dal Parco alla Rete Quando la rete lo richiede, il parco eolico si
mette in azione; ogni secondo, 150mila
punti di dati sono analizzati per integrare
400MW nella rete elettrica.
Da Parco a Parco La comunicazione consente il controllo
automatico delle tensioni, fornendo stabilità
ad una rete regionale più vasta ottimizzando
siti multipli.
Dalla Turbina alla Batteria Immagazzinare in batteria permette di
avere energia prevedibile, gestendo la
capacità del parco, migliorando la
produttivitò e crerando nuove possibilità di
profitto.
Da Turbina a Turbina Se una turbina perde la velocità o la
direzione del vento, semplicemente
chiede alla sua vicina cosa sta
facendo e replica le sue azioni,
migliorando la disponibilità e la
generazione.
Da Turbina a Monitoraggio in
Remoto Le turbine sono monitorate ed
analizzate 24x7 usando 150+
regole software per individuare,
prioritizzare ed identificare gli
interventi più appropriati per i
problemi operativi, come se si
avesse un team di esperti nel
mondo che risolve i problemi in
tempo reale.
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Monitorare i parametri di
flusso to per massimizzare la
produzione
Ridurre la necessità di
personale qualificato in
aree remote o costose
attraverso soluzioni
automatizzate
Ridurre le perdite di produzione
Evitare fermate non programmate
Allungare gli intervalli tra le fermate
programmate
Ridurre i costi di input
• Costi di riparazione
• Ridurre il consumo di carburanti
Una soluzione integrata per l’ ottimizzazione dell’ esercizio e delle macchine
Prendere decisioni basate sui dati
Migliorare l’ efficenza di
esercizio Monitorare e gestire i
macchinari con un singolo strumento
Affrontare strutture senescenti e forza lavoro
Sviluppare localmente le
capacità
Abbassare i costi in esercizio e manutenzione
Migliorare sicurezza, ambiente e integrità
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Monitorare la corrosione/fatica per
prevenire problemi di integrità
L’ industria petrolifera sta affrontando nuove sfide… Un sistema integrato di Monitoraggio e Diagnostica è lo strumento chiave per risolverli
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Time F =Functional Failure Guasto funzionale: perdita di funzionalità
P = Potential Failure Guasto potenziale: il deterioramento o guasto incipiente diventa rilevabile
Spostarsi verso un Esercizio Predittivo
Time
MANUTENZIONE PREDITTIVA MANUTENZIONE SU GUASTO
VIBRAZIONI
1-9 mesi ANALISI OLIO 1-6 mesi
RUMORE UDIBILE 1-4 sett
CALORE AL CONTATTO
1-5 gg
P1 P2
P5 P6
TERMOGRAFIA 6-8 sett
P3 P4
P7
TERMODINAMICA ~1– 25 sett
ANOMALY
DETECTION
SYSTEMS MONITORING &
PROTECTION SYSTEMS (RELAYS)
VIBRATION
DIAGNOSTIC
SYSTEMS Alert Alarm
Danger Alarm
F =Functional Failure Guasto funzionale: perdita di funzionalità
P = Potential Failure Guasto potenziale: il deterioramento o guasto incipiente diventa rilevabile
Spostarsi verso un Esercizio Predittivo
Stuttura di un Software di Asset Condition Monitoring
Analisi e Modelli
Allarmi ed Eventi Formazione Calibrazione
Supporti Decisionali Modelli Empirici PerformanceTermodinamica
Tracciabiltà flotte KPI di Reliability
Gestione Rischio
Basato su Standard Tracciabilità
Basato su workflow
Testo Email
XML
Macchine Rotanti Macchine Alternative Cuscini a sfera Valvole, ….
OPC OData CMMS Piattaforme PAM
Dashboard Tool di
Diagnostica Macchine
Mobilità Gestione Calibrazione
Messaggi Interfacce
ACM Software
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Sistemi di Decision Support
Esempi di individuazione di anomalie e diagnostica
utilizzando regole e modelli empirici.
Dati di baseline
Dati macchine
Dati da sensori
Regole +
Modelli Empirici Avvisi
Know how
aziendale
Una combinazione di sistemi basati su conoscenza e su modelli che usano i dati per aiutare gli utenti ad indentificare problemi e prendere decisioni.
Esempio di diagnostica con regole
Monitoraggio tenute a gas secco
• Compressori centrifughi e assiali
• Dati da strumenti sulle tenute e dal
sistema di controllo gas al software di diagnostica
• Regole di Decision Support in base al
tipo di tenuta, condizioni di esercizio e
controllo, convertono i dati in informazioni decisionali
• Allarmi a severità variabile e avvisi per
operatori di esercizio e manutenzione
Solution Architecture
Dry Gas Seal
Unit or DCS
Control
Process
P, T, F,
Custom Config
to match
RulePak
System Integration
to bring process
variables
into Diagnostic
System server
(OPC, Modbus,...) Dry Gas Seal
Condition Alarm
and Advisories
La misura del flusso primario è inferiore alla soglia configurata
Dati di supporto
Sistemi di Decision Support
Esempi di individuazione di anomalie e diagnostica
utilizzando regole e modelli empirici.
Dati di baseline
Dati macchine
Dati da sensori
Regole +
Modelli Empirici Avvisi
Know how
aziendale
Una combinazione di sistemi basati su conoscenza e su modelli che usano i dati per aiutare gli utenti ad indentificare problemi e prendere decisioni.
Metodologie di Diagnostica a confronto
Ogni macchina considerata a se stante
Utilizzo solo di dati storici propri della macchina
Normalizzati secondo condizioni esercizio
Informazioni di più sensori a confronto
Anticipa i tempi di allarme
Applicabile su qualsiasi sistema
Facile da utilizzare
Stesso approccio per macchine simili
Uso di equazioni fisiche/matematiche
Basato su valori limite (min/max)
Considerano un sensore alla volta
Richiedono azione immediate
Definisce soglie di allarme o blocco
Approccio diverso su sistemi diversi
Necessita di formazione e esperienza
Modelli Empirici di Anomlay Detection Metodi Tradizionali
Analisi empirica in tempo reale su più sensori
Allerta/ Blocco Axial position
Soglie di allarme tradizionali: sensore singolo per protezione macchina
Axial position
Gas pressure Δ
Speed
Bearing Temp
Primi stadi di malfunzionamento Esercizio Normale
Esempi di modelli empirici
Turbina Idroelettrica
Equipment: Francis, 35MW
Date of Notification: 31 July
Temperature avvolgimenti generatore
• Phase A +70C
• Phase B +30C
Più dei valori attesi nelle presenti
condizioni operative
Sito non presidiato, intervento in sito per
calibrare il flusso di acqua raffreddamento
Temperature a valori normali dopo una breve
fermata
Alta temperatura avvolgimenti
Richio di sviluppo di danni secondari in caso di mancato intervento, allarme alta temperatura e blocco produzione.
Alte temperature avvolgimenti possoono accelerare il deterioramento del generatore.
Alta temperatura avvolgimenti
13-06-28 13-07-02 13-07-06 13-07-10 13-07-14
13-06-28 13-07-02 13-07-06 13-07-10 13-07-14
[RPM] 1000
800
600
400
[mm/s]
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ROTOR SPEED
VIBRATION
Problema corretto dopo avviso del centro di diagnostica remota.
Parte allentata su motore refrigerante olio
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Ottobre Maggio
Compressore alternativo – perdita di produzione minimizzata
Esercizio Compressore Fermata Programmata
Rider band pieces pulled from cylinder
Rider band debris found on piston face
Avviso Software
Sistema anomaly detection avvisa
del problema quando il monitoraggio on line di vibrazioni nè altre misure danno indicazione di problemi.
Guasto catastrofico evitato e evitata fermate estesa di produzione
Ridotto costi manutenzione
Evitati costi di emergenza
$200-500k costi evitati
Pistone ispezionato
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Cuscino pompa alimentazione – manutenzione programmata
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Software Solution detects a change in bearing temperature patterns.
Dec Jan Feb Mar
Software sees condition worsen – Priority increased.
Bearing is distressed - increase priority due to vibration and temperatures.
Pump load decreased & bearing is replaced in a planned outage.
Pump placed back into
operation – all is well.
US Offshore Compressor
9 June Software analitico avvisa problemi cuscino reggispinta e temperature
21 June Software diagnostico vibrazioni:
possibile pompaggio
13 July Riparazione preventiva valvola anti
pompaggio
Eviata interruzione di esercizio per possibile danno
alle tenute e ai cuscini.
Stima perdita produzione: da 10,000 a 50,000
barili/giorno con incerta durata riparazione
Processo integrato
Guasto macchina
Guasto
Strumento Alte
vibrazioni,
potenziale
guasto
Esercizio
Conoscenza automatizzata delle condizioni
• Gestione proattiva dei guasti • Valutazione dei rischi • Avviamento Attività correttive • Seguire le fermate
Condition Monitoring
Processo strutturato per quantificare i rischi e gestire una manutenzione
proattiva prima del guasto
Manutenzione
• Pianifiacre in base al rischio
• Eseguire e documentare il lavoro
• Execute and document work
• Gestire attività di riparazion e e
materiali
• Seguire le perdite di produzione in
tempo reale
Risk/Condition Mased Maintenance minimizza la manutenzione reattiva e
ottimizza le risorse.
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Vantaggi di un sistema integrato di manutenzione
• Estendere la vita delle macchine
• Minimizzare la probabilità di guasti catastofici e fermate
• Ottimizzare la manutenzione e di conseguenza ridurre i costi di eesercizio ottimizzando le spese di manutenzione necessarie
• Mitigare i rischi di esercizio, massimizzado la disponibilità e migliorando il profitti
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