la manutenzione degli impianti nell’era dell’industrial ... · la manutenzione degli impianti...

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

6

3. Analisi in tempo reale


7

Industrial Internet



Connettere Intelligenza e Macchine

9

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


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]

4

2

6

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

5 4 3

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.

http://www.turboresearch.com/technotes/TechNote20031001.pdf

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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