Kombine ısı ve güç (CHP) kojenerasyon tesisinde yanma analizi

Test edilen nedir ve nasıl test edildi ?

Bu uygulamada, dağıtılmış bir izleme sistemi, 300 MWe’lık bir kojenerasyon tesisinin merkezi kontrol odasından bir çift yakıtlı yanma türbininin yanma sağlığı sürekli olarak analiz edilmektedir. Dinamik basınç değişikliklerini ölçmek amacıyla genelde patlayıcı (dinamik) ortamlarda ve yüksek sıcaklıklarda kullanımı uygun olan piezoelektrik basınç sensörleri ile enstrümantasyon yapılmıştır. Her biri farklı yanma borusunda bulunan 10 adet sensörden basınç bilgisi voltaj olarak toplanmaktadır. Basınç sensörlerinden gelen datalar 25 kHz örnekleme hızıyla toplanıp DAQ kontrolörde bulunan postprocessing biriminde FFT analizi yapılır. İşlenen sinyaller kaydedilir ve OPC-UA protokolü ile ana kontrol odasında bulunan scada sistemine aktarılarak, gerekli hava kalitesi ihtiyaçları karşılandığından emin olunur ve öngörülebilir bakım fırsatı sağlanır.

CHP “Combined heat and power” kombine ısı ve enerji santralı nedir?

Kombine ısı ve güç (CHP) kojenerasyon tesisi, elektrik üretim sürecinde boşa harcanan ısıyı verimli bir şekilde kullanabilmek için buhara dönüştürerek daha verimli olmayı amaçlamaktadır. Buradaki kojenerasyon tesisi ısı geri kazanımlı dört adet 75 MWe çift yakıtlı yanma türbininden oluşmaktadır. Türbinlerden elde edinilen güç elektrik dağıtım şebekesine iletilir ve %80 kalitedeki buhar yüksek viskoziteli petrolün daha iyi işlenmesi için komşu sahalarındaki kuyulara gönderilir.

Hangi ürünler kullanıldı?

Bu uygulamada müşterinin SCADA sistemi ve HISTORIAN yazılımı ile doğrudan iletişimi sağlayan OPC-UA arayüzü ile titreşim ölçmek için toplam 12 giriş kanalına sahip 1 veri toplama (DAQ) sistemi içerir. Kullanılan sensörler, 560 ° C’ye kadar çalışabilen ve 20 psi normal dinamik aralığa sahip 400 psi’ye kadar çalışma basıncına sahip Piezoelektrik Basınç sensörleridir. DAQ kontrolörü, gelen verileri değerlendiren ve ham verileri SCADA sistemine yönlendiren akıllı bir cihaz olarak çalışır. 10 giriş kanalı RMS ve tepe değer (peak) FFT hesaplamalarıyla, 100’den fazla işlenmeye uygun sonuca dönüştürülür. Her yanma borusu için DAQ kontrolörü içindeki FFT işlemcisinde, ham data frekans domeninde değişken frekans değerlerindeki 5 farklı RMS genlik seviyesinde işlenir. Bu 5 farklı frekans aralığındaki en yüksek genlik ve bunun bulunduğu spesifik frekans değeri ortaya çıkarılır. Bu yöntem, her frekans aralığındaki basınç sinyalinin enerji içeriğine dair iyi bir öngörü sağlar ve bakım mühendisleri tarafından yorumlanabilir.

Her yanma borusundaki her frekans aralığı için ayrı ayrı FFT analizleri hesaplanabilir ve GI.bench yazılımı ile bu grafikler çizdirilebilir. RMS seviye değerleri ve genlikler de bar grafikleri şeklinde ekranda görselleştirilerek her yanma borusu için rahat ve etkin bir durum ve sağlık durumuna genel bir bakış sağlar. Bu parametrelerdeki gözlemlenen değişimler, mühendisler için dejenerasyon süreçleri, aşınma, yıpranma ve yakıt kalitesi hakkında değerli ön bilgiler sağlar.

Hangi GI ürünleri kullanıldı?

Bu uygulama için, Q.series X ürünlerinden DIN- montaj form faktörüne sahip Q.bloxx XL modülleri kojenerasyon tesisindeki montaj bölgelerine uyumlu şekilde yerleştirilebildikleri için uygun görülmüştür. DAQ sistemi olarak, 64 ölçüm modülü eklenebilen potansiyel kapasitesi 500 I/O kanalından fazla olan entegre test kontrolörü Q.station XT kullanılmıştır. Bu uygulama için sadece 3 adet Q.bloxx A111 vibrasyon ölçüm modülü yeterli olacaktır.

IEPE / ICP® sensör ölçüm modülü Q.bloxx XL A111

4 kanallı Q.bloxx XL A111 ölçüm modülü, IEPE ve ICP® sensörleri için uygun sinyal koşullandırma ve sensör beslemesi sağlar. Bu modül öncelikli olarak titreşim ölçümü (IEPE) içeren uygulamalarda kullanılır, ancak ± 100mV, ± 1V ve ± 10V aralıklarında dinamik voltajları ölçmek için de kullanılabilir. 500 VDC üç yollu galvanik izolasyon , kanaldan kanala, kanaldan güç kaynağına, kanaldan gövdeye, özelliğinin yanı sıra kanal başı 100 kHz örnekleme hızına ve I/O seviyesinde güçlü bir filtreleme özelliğine sahiptir. Bu özel I/O modülünde IEPE / ICP standardına uygun herhangi bir sensör kullanılabilir. Böylece, titreşim veya titreşimli sinyalleri toplamak için kullanılan diğer tüm ivmeölçerler, basınç dönüştürücüleri veya diğer sensörler voltaj çıkışı sağladığı sürece kullanılabilir.

DAQ controller Q.station XT

Q.station T, Gantner’in grafiksel programlam dili olan test.con sayesinde dokunmatik endüstriyel ekranlar için HMI tasarımı ve gerçek zamanlı veri işleme ve programlamanın yanı sıra aşağıdaki özelliklere de sahiptir:

Yüksek veri toplama hızı: 100 kHz @16 kanal, 10 kHz @128 kanal
64 adet Q.bloxx bağlantısı ile genişleyebilirlik
Entegre FFT işlemcileri ve maksimum genlik, RMS ve standart speckrum vb için hesaplayıcılar
SCADA sistemleri ile haberleşme için OPC-UA arayüzü
Konfigurasyon ve veri çıkışı için Ethernet arayüzü (1 Gig-E, TCP/IP, UDP, up to 16 MB/s Modbus TCP/IP, ASCII, High Speed Port Web server, web client ve e-mail)
Veri Yolu Arayüzleri (EtherCAT-Slave, 1024 değişken okuma ve yazma @10 kHz, 1xCAN, 2 x USB 2.0, 4 MB/s)
Senkronizasyon ve ölçüm değerlerinin zaman damgaları(*) (IRIF2 tabanlı RS485 standart sistem senknonizasyonu ±1 μs
500 Mbyte dinamik bellek, 4 Gbyte statik bellek( USB ile genişletilebilir, 1000000 ölçüm/s ve SD Kart)
6 digital giriş (PWM, durum sinyalleri, açı ve hız ölçümü için direkt enkoder girişi)

Bu DAQ çözümü ile, gaz türbinlerindeki borulardaki dinamik peizoelektrik basınç sensörlerinden toplanan sinyaller ölçülmüştür. Entegre FFT hesaplamaları yüksek hızlı veri kontrolcü Q.station T üzerinde yapılmaktadır ve sonuçlar GI.bench üzerinde görselleştirilip, OPC-UA arayüzü ile SCADA sistemine aktarılmıştır.