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      杜克能源如何為30個工廠提供全廠機器狀態監測端到端解決方案

      利用工業物聯網(IIoT)進行預測性維護應用


        來源: NI 時間:2020-01-13 編輯:清風
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      本案例分析介紹了杜克能源公司如何通過每日遠程數據采集和監測來替代每月手動數據采集。



      引言

      杜克能源公司成立于1900年,是美國最大的發電公司,在美國擁有80多家工廠,員工超過29,000人。該公用事業公司總部位于北卡羅來納州夏洛特,擁有52,700兆瓦的發電能力,向美國東南部和中西部地區六個州約740萬用戶供電。杜克能源還為150萬天然氣客戶提供服務,并在加拿大和拉丁美洲運營多種發電設備,包括一系列可再生能源設備。


      杜克能源公司以及發電行業的其他公司在手動監測機器狀況時都面臨著挑戰。狀態監測可通過避免設備故障導致的停機來控制成本以及提高設備服務能力。手動采集數據非常耗費人力; 在基于路線的數據采集方法中,杜克能源公司的預測性維護專家需要親自走到每個站點手動采集數百個數據樣本,然后返回計算機查看和分析采集到的數據。杜克能源公司的分析師每個月需要進行近6萬次數據采集時,通常會花費80%的時間來采集數據,而只有20%的時間可用于分析數據,導致診斷不一致,風險評估受限,而且需要耗費大量時間和體力在走路上!


      2010年,杜克能源公司開始在整個公司實施集中化項目,使用新技術來滿足日益增加的可靠性要求并提高員工的工作效率。杜克能源公司希望擁有能夠及時發現問題并通知專家的技術,以取代傳統基于路線的數據采集做法,使他們能夠將時間花在更有價值的任務上,并且無論身處何處都能完成工作。這個需要耗時數年的項目需要安裝額外的傳感器,采用全新的架構設計以及購買新基礎設施來補充舊基礎設施。




      圖1:NI CompactRIO系統通過連接全廠資產設備來為杜克能源提供機器監測解決方案



      解決方案

      杜克能源公司開始考慮利用工業物聯網(IIoT)和大數據分析的元素來應對這些挑戰。對于這個項目,杜克能源與NI以及美國電力研究院(EPRI) 、OSIsoft和InStep(現為施耐德電氣的一部分)共同合作開發定制的監測和診斷基礎設施,該設施稱為Smart Monitoring and Diagnostics,簡 稱“Smart M&D” 。


      EPRI已經推出了I4GEN(Developing Insights through the Integration of Information for Intelligent Generation,通過集成智能發電信息提高洞察力)框架,以支持發電公司轉向使用物聯網相關技術和解決方案。該研究所與合作伙伴分享專業知識,并支持多個發電組織之間的協作,而不是讓他們像一盤散沙,各做各的。




      技術投資和運營

      此項目的必要投資包括安裝額外在線傳感器、基礎設施、架構和診斷應用程序。


      2012年,杜克能源開始開發新的架構來支持這個項目。Duke Energy采用了NI CompactRIO平臺, 該平臺結合了嵌入式實時處理器、高性能現場可編程門陣列(FPGA)以及可熱插拔I/O模塊,可將實時采集的數據發送到聯網的上位機電腦中。傳感器數據被傳送到NI CompactRIO監控系統中進行信號采集和處理,結果通過有線或無線方式傳輸到工廠服務器。利用大量的模擬數據,NI CompactRIO可以進行報警,并為杜克的數據專家提供全面的波形分析。此外,杜克能源公司還使用用于狀態監測的NI InsightCM?來可視化和分析數據。通過將FPGA和板載實時處理器連接到傳感器,可大幅減少原始模擬波形,僅保留指示 節點處系統“健康”狀況所需的數據。這樣可以避免數據超載的情況,方便領域專家快速發現問題。


      NI InsightCM軟件是一款讓數據更加方便易用的重要工具,并且非技術人員也可輕松使用。杜克正處于從傳統技術向新技術的過渡中,以期為最終用戶提供更優質的服務。


      更多傳感器正在添加到驅動器、電機、泵、變速箱和風扇等監測功能受限的設備上。對于已經配備傳感器的機器,杜克能源專注于擴展其感測能力。例如,蒸汽渦輪發電機已經具有較高的感測能力,因為這些昂貴的機器需要通過警報來避免代價高昂的故障。杜克能源公司在這種設備中增加了更多的傳感器來捕獲數據,以支持更先進的振動監測,從而提高了未來故障的可預測性。


      關鍵詞:工業物聯網 解決方案    瀏覽量:12757

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