Технологический провайдер Akselos создает структурный цифровой близнец старящейся гидроэлектростанции Turlough Hill энергетической компании ESB в графстве Уиклоу, Ирландия. Первый в мире проект надеется продлить срок эксплуатации колоссального актива и помочь ему найти новые режимы работы.
Первоначально спроектированная в 1960-х годах, а инженерные работы были завершены в 1970-х годах, гидроэлектростанция Turlough Hill в Ирландии подходит к концу своей проектной жизни.
Однако завод, который является единственной насосной станцией в Ирландии, по-прежнему является ключевым активом для своего владельца и оператора ESB и помогает стабилизировать местную сеть в периоды пикового спроса.
Стремясь изучить способы потенциального продления срока службы электростанции, в октябре прошлого года ESB привлек поставщика программного обеспечения Akselos для создания цифрового представления актива.
Используя свою технологию прогнозирования и цифрового проектирования, Akselos создал детальный цифровой близнец завода Turlough и работает над созданием цифрового хранителя актива, который, по словам Akselos, может продлить его полезный срок службы до двадцати лет.
В чем проблема?
Расположенная примерно в 60 км к югу от Дублина в горах Уиклоу, гидроэлектростанция Turlough Hill генерирует 292 МВт в периоды пикового спроса, выпуская воду из своего верхнего резервуара и позволяя ей течь через свои четыре турбины в нижний резервуар.
В периоды низкой потребности вода откачивается обратно в верхний резервуар, готовый к повторному использованию.
Накопление энергии, которое обеспечивает Turlough, приобретает все большее значение в изменяющейся энергетической экосистеме, которая движется к большей гибкости для включения возобновляемых источников энергии. Но из-за своего возраста и размера ESB не знает, сколько структурной жизни осталось у гидростанции и можно ли сделать ее работу более оперативной в будущем.
В рамках программы «Ускоритель свободных электронов» – инициативы по соединению стартапов с энергетическими компаниями для поддержки и стимулирования инноваций – ESB был представлен Akselos, чтобы помочь найти некоторые ответы.
«Задача для ESB заключается в том, как продолжать работать и на какой основе? Вот на что может помочь ответить цифровой близнец», — говорит Эндрю Янг, вице-президент Akselos по проектам и поставкам.
Создание цифрового близнеца
Чтобы построить цифровой близнец, инженеры Akselos должны были собрать все доступные данные о гигантском активе, который затем может быть использован для создания 3D-визуализации структурной цифровой модели.
Однако эта задача осложняется отсутствием доступной цифровой информации. Инженерам Akselos приходилось работать только с бумажными записями, что отставало от проекта на два месяца. В общей сложности на его завершение ушло пять месяцев.
Чтобы построить модель, было важно установить геометрию, взаимодействия и напряжения в системе завода, чтобы создать интуитивно понятную тепловую карту. Карта может показать, когда и какие напряжения проходят через электростанцию и направляют проверки технического обслуживания в конкретные проблемные области, а не просто делать случайный проход.
Цифровой близнец является по существу инструментом, с помощью которого ESB может моделировать многие параметры при повседневной работе установки, визуально просматривать всю структуру и видеть, как она реагирует.
«Наша технология позволяет инженерам по техническому обслуживанию действительно точно определить, используя правила науки и техники, где, вероятно, возникнут проблемы, и мы также можем установить, что такое эксплуатационный ресурс с точки зрения оценки усталости. Он также поддерживает прогнозное обслуживание», — говорит Янг.
Инспекция может стоить около 3-5 миллионов евро за счет сочетания потерянного производства и штрафов за простои, поэтому эта технология потенциально может сэкономить компании деньги.
Янг оценивает, что капзатраты, инвестированные в цифровую двойную технологию Akselos с помощью утилиты, могут быть окупаемы в течение трех лет, просто на основе улучшенного контроля. Кроме того, он говорит, что это может обеспечить продление жизни на 20-50%.
Технология: почему она отличается?
Прогнозное обслуживание не является чем-то новым. Более крупные компании, такие как ABB и GE, также предлагают эту технологию; так что же делает предложение Akselos другим?
По словам Янга, существующие модели и приложения для прогнозирования технического обслуживания обычно используют инструменты управления активами для достижения около 30% прогностического эффекта. Однако Акселос добавил научно обоснованный компонент структурной целостности.
«Мы можем моделировать будущие события из-за природы нашего основанного на физике близнеца, в то время как другие компании делают оценку вероятности известного и идентифицированного повторения дефекта», — объясняет Янг.
По существу, программное обеспечение Akselos оценивает и определяет риск любого типа отказа на основе структурной оценки; неисправность не должна быть заранее определена.
«В отчете GE отмечается, что структурная целостность обеспечивает 90% прогностической способности, поэтому мы считаем, что она фактически дополняет то, что делают такие компании, как GE, но дает более высокий уровень понимания актива”, — добавляет он.
Фактически, Янг говорит, что компания в настоящее время находится в стадии оценки нескольких проектов с OEM-производителями, которые он не может назвать, по интеграции технологии Akselos в их предложение.
«Эти компании начинают предлагать цифровые близнецы с каждой частью комплекта, который они продают, и в будущем, если они поставят ветряную электростанцию мощностью 12 мегаватт, у нее будет программное обеспечение Akselos внутри, работающее поровну с их предложением прогнозных возможностей», — говорит Янг.
Следующий этап проекта Turlough
Сейчас строится цифровой близнец гидроэлектростанции Turlough Hill, следующим этапом проекта станет создание цифрового хранителя. Для этого инженеры подключат специально размещенные датчики, чтобы получить в режиме реального времени картину происходящего на гидроэлектростанции. Это, как ожидается, будет запланировано на следующий период обслуживания.
С помощью этих моделей ESB будет стремиться оценить различные режимы работы, которые могут лучше работать наряду с возобновляемыми источниками энергии, такими как хранение электроэнергии в разное время суток.
«Дополнительной моделью работы может быть закачка в дневное время для хранения электроэнергии, когда это необходимо, в дополнение к ночи, поскольку возобновляемые источники энергии изменяют динамику энергоснабжения и ценообразования», — объясняет Янг.
Это означает, что вместо того, чтобы иметь один цикл в день, завод может иметь два или более. Однако Turlough не был спроектирован для работы таким образом, поэтому ESB необходимо понять, как это может повлиять на конструкцию. Эти факторы, добавленные к старению рисков управления активами, могут увеличить частоту проверок и затраты или даже потребовать значительного проекта капзатрат.
Используя технологию Akselos, Янг говорит, что нет никаких причин, по которым жизнь актива не может быть продлена еще на 20 лет.
«Я не думаю, что ESB присоединился только к пилотному проекту, я думаю, что компания действительно заинтересована в этой технологии и в том, как они могут применить ее к различным активам», — говорит Янг.
Внедрение инноваций в значительной степени связано с адаптацией к изменяющейся энергетической экосистеме раньше, чем позже, и становится более эффективным и экономически эффективным в этом процессе.
«Устаревшие активы все еще должны управляться в течение нескольких лет, несмотря на энергетический переход, и они ищут экономически эффективные способы сделать это», — говорит Янг.
«Коммунальная отрасль является одной из первых, кто столкнулся с огромными нарушениями, и ESB адаптируется к ней чрезвычайно хорошо, применяя инновации для поиска новых бизнес-моделей, это то, что мы надеемся сделать».
