Voimalaitokset asettavat ominaiset haasteensa automaatiojärjestelmille johtuen



Samankaltaiset tiedostot
N:o Uusien polttolaitosten ja kaasuturbiinien, joiden polttoaineteho on suurempi tai yhtä suuri kuin 50 megawattia päästöraja-arvot

NOKIANVIRRAN ENERGIA OY

VOIMALAITOSTEKNIIKKA MAMK YAMK Tuomo Pimiä

Ympäristöratkaisut Case Tornion Voima Oy. Results From Assets Environmental Excellence

Jätteen rinnakkaispolton vuosiraportti

LCP päästöjen valvonta miksi sitä tarvitaan?

MITTAUSPALVELUT. Päästö-, takuu- ja kunnonvalvonta-, melu ja tuulimittaukset

KOTKAN ENERGIA OY:N HOVINSAAREN VOIMALAITOKSEN YHTEENVETORAPORTTI 2018

1 Johdanto Yhteistuotantovoimalaitokseen liittyviä määritelmiä Keravan biovoimalaitos Tehtävänanto... 5 Kirjallisuutta...

Todentaminen - tausta

Mamk / Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka / Sarvelainen 2015 T8415SJ ENERGIATEKNIIKKA Laskuharjoitus

Raportti JMa KOTKAN ENERGIA OY:N HOVINSAAREN VOIMALAITOKSEN YHTEENVETORAPORTTI 2016

1 (7) Miikka Saarinen UPM SPECIALTY PAPERS OY TERVASAAREN VOIMALAITOKSEN YHTEENVETORAPORTTI 2017

Polttoprosessien laskennallinen ja kokeellinen tutkimus Osatehtävä 3: Palamistien monitorointi

HEVOSENLANNAN PIENPOLTTOHANKKEEN TULOKSIA. Erikoistutkija Tuula Pellikka

SAVUKAASUJEN VALVONTAKESKUS 1/6 HYDROSET ER - O2

Smart Generation Solutions

Prosessiautomaatiota LabVIEW lla NI Days NI Days LabVIEW DCS 1

KIINTEÄN POLTTOAINEIDEN KATTILOIDEN PÄÄSTÖMITTAUKSIA

1 Johdanto Yhteistuotantovoimalaitokseen liittyviä määritelmiä Keravan biovoimalaitos Tehtävänanto... 5 Kirjallisuutta...

Turun Seudun Energiantuotanto Oy Naantalin uusi voimalaitos. Astrum keskus, Salo

Tuulienergialla tuotetun sähköntuotannon lisäys Saksassa vuosina Ohjaaja Henrik Holmberg

KOTKAN ENERGIA OY:N HYÖTYVOIMALAITOKSEN YHTEENVETORAPORTTI 2018

Mitä on huomioitava kaasupäästöjen virtausmittauksissa

Kylmäjärjestelmien etävalvonta

LIITTEET. ehdotukseen EUROOPAN PARLAMENTIN JA NEUVOSTON DIREKTIIVI

Helsingin Energia Tuotannon tukipalvelut Julkinen Leena Rantanen (7)

Älykkäät sähköverkot puuttuuko vielä jotakin? Jukka Tuukkanen. Joulukuu Siemens Osakeyhtiö

Ilmapäästöjen ennakoiva valvonta teollisuusympäristössä

Kaasumittaukset jatkuvatoimiset menetelmät 1. Näytteenotto 1 Näytteenottolinja

Kohdekiinteistöjen RAU-järjestelmien analyysi verrattuna AU-luokitukseen

6$70$7,&9$+9$67,352-(.7,72,0,78.6,66$

Teollisuuden uudistuvat liiketoimintamallit Teollinen Internet (Smart Grid) uudistusten mahdollistajana

Esimerkki Metson ESD-ventiilidiagnostiikasta (osaiskutesti)

Energiatehokkuussopimus - Energiapalvelujen toimenpideohjelman toteuttaminen

Turva-automaation suunnittelu

Energiatehokkuuden parantaminen talousveden jakelussa

Varavoiman asiantuntija. Marko Nurmi

Viikinmäen jätevedenpuhdistamon Energiantuotannon tehostaminen

SÄHKÖN TOIMITUSVARMUUS

KOTKAN ENERGIA OY:N HYÖTYVOIMALAITOKSEN YHTEENVETORAPORTTI Raportti JMa

Helsingin Energia Tuotannon tukipalvelut Julkinen Anna Häyrinen (6)

Voimalaitoksen vesikemian yleiset tavoitteet ja peruskäsitteitä

MIKKELIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka T8415SJ Energiatekniikka. Hannu Sarvelainen HÖYRYKATTILAN SUUNNITTELU

ENERGIANKÄYTÖN SEURANTA JA ANALYSOINTI Energiatehokas vesihuoltolaitos 3/2018

Verkosto2011, , Tampere

Energiatehokkuuden optimointi Mahdollisuudet ja työkalut yrityksille. Salo Juha-Pekka Paavola Finess Energy Oy

Valtuuskunnille toimitetaan oheisena asiakirja COM(2013) 919 final Annexes 1 to 4

BIOENERGIAN HYÖDYNTÄMINEN LÄMMITYKSESSÄ. Lämmitystekniikkapäivät Petteri Korpioja. Start presentation

energiatehottomista komponenteista tai turhasta käyntiajasta

Lahti Energia. Kokemuksia termisestä kaasutuksesta Matti Kivelä Puh

TILOJEN VAIKUTUS LAITTEIDEN TURVALLISUUTEEN JA KUNNONVALVONTA

UUSIUTUVA ENERGIA HELSINGIN ENERGIAN KEHITYSTYÖSSÄ Atte Kallio Projektinjohtaja Helsingin Energia

ÄÄNEVOIMA OY ILMANSUOJELUN VUOSIRAPORTTI 2018

Dibentso-p-dioksiinien ja dibentsofuraanien ekvivalenttikertoimet

VOIMALAITOSTEKNIIKKA MAMK YAMK Tuomo Pimiä

YMPÄRISTÖMINISTERIÖ Neuvotteleva virkamies Anneli Karjalainen

Jäähdytysjärjestelmän tehtävä on poistaa lämpöä jäähdytyskohteista.

Sisältö. Työn lähtökohta ja tavoitteet Lyhyt kertaus prosessista Käytetyt menetelmät Työn kulku Tulokset Ongelmat ja jatkokehitys

Helsingin Energia Tuotannon tukipalvelut Julkinen Anna Häyrinen (6)

Demand Response of Heating and Ventilation Within Educational Office Buildings

KANTELEEN VOIMA OY. Haapaveden voimalaitos Polttoaineen hankinta

Liite 1A UUDET PÄÄSTÖRAJA-ARVOT

Kaukolämmitys. Karhunpään Rotaryklubi

Käyttötoimikunta Sähköjärjestelmän matalan inertian hallinta

Kiinteistön toimivuuden mittarit liikekiinteistöissä

Prosessiautomaatiota LabVIEW lla NI Days NI Days LabVIEW DCS 1

Uuden kulunvalvonnan tuotteet

Näytesivut. Kaukolämmityksen automaatio. 5.1 Kaukolämmityskiinteistön lämmönjako

SUURTEN POLTTOLAITOSTEN BREF PALJONKO PÄÄSTÖJEN VÄHENTÄMINEN MAKSAA? ENERGIATEOLLISUUDEN YMPÄRISTÖTUTKIMUSSEMINAARI Kirsi Koivunen, Pöyry

Teollisuusautomaation standardit. Osio 2:

LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO Teknillinen tiedekunta Energiatekniikan koulutusohjelma

Yhteydenpito asiakaspalveluun, asiantuntijoihin ja muihin yhteyshenkilöihin

Energiatehokkuus ja rakennuksen automaation luokitus

Mamk / Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka / Sarvelainen 2015 T8415SJ ENERGIATEKNIIKKA Laskuharjoitus

TURUN JÄTTEENPOLT- TOLAITOS SAVUKAASUJEN RASKASMETALLI- JA DIOKSIINIMITTAUKSET 2013

IV- kuntotutkimuksen perusosa ja järjestelmien yleisarviointi. Harri Ripatti

Öljyalan Palvelukeskus Oy Laskelma lämmityksen päästöistä. Loppuraportti 60K Q D

Isojen ja pienten polttolaitosten päästövaatimukset

Energia-alan keskeisiä termejä. 1. Energiatase (energy balance)

MODERNISAATIO. Edullinen tapa maksimoida suorituskyky ja säästää luontoa Konecranes. Kaikki oikeudet pidätetään Modernisaatio

Konventionaalisessa lämpövoimaprosessissa muunnetaan polttoaineeseen sitoutunut kemiallinen energia lämpö/sähköenergiaksi höyryprosessin avulla

Kasvener laskentamalli + kehityssuunnitelmat

KOTKAN ENERGIA OY:N HYÖTYVOIMALAITOKSEN YHTEENVETORAPORTTI Raportti ET

Mittausverkko Finland WSN-TUTKIMUSTULOSTEN KAUPALLISTAMINEN. Wirepas Oy. Jarmo Lehto Toimitusjohtaja

Ma Lasaretti Oulu. Pien CHP:n mahdollisuudet ja haasteet

[TBK] Tunturikeskuksen Bioenergian Käyttö

Metropolia AMK BOSCH REXROTH HYDRAULIPENKIN KONSEPTISUUNNITTELU

Joka päivän alussa, asentaja saa ohjeistuksen päivän töille.

Mamk / Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka / Sarvelainen 2015 T8415SJ ENERGIATEKNIIKKA Laskuharjoitus

Laatuhakkeen polttokokeilu Kuivaniemellä

SÄHKÖTEKNIIKAN KOULUTUSOHJELMA 2010

Agenda. Johdanto Ominaispiirteitä Kokonaisjärjestelmän määrittely Eri alojen edustajien roolit Sulautetut järjestelmät ja sulautettu ohjelmointi

HÄMEENKYRÖN VOIMA OY. Raportti 2018

Lisätietoa tuotteista saa Pemcon nettisivuilta soittamalla Pemcolle p tai käymällä Finnbuild messuosastollamme 6d31.

Hyvinvointiteknologiaan painottuva koulutusohjelma- /osaamisalakokeilu TUTKINNON PERUSTEET KOKEILUA VARTEN

ÄÄNEVOIMA OY ILMANSUOJELUN VUOSIRAPORTTI 2016

Lahti Energian uusi voimalaitos KYMIJÄRVI II. Jaana Lehtovirta Viestintäjohtaja Lahti Energia Oy

ASAF seminaari Vaatimusten hallinta turvallisuuteen liittyvän järjestelmän suunnittelussa Tapio Nordbo / Enprima Oy.

Standalone UPS system. PowerValue 11/31 T kva 1-vaiheinen UPS kriittisille kuormille

Transkriptio:

69 7 Voimalaitosautomaation järjestelmät 7.1 Voimalaitosautomaation erityispiirteitä Voimalaitokset asettavat ominaiset haasteensa automaatiojärjestelmille johtuen voimantuotannon varmuusvaatimuksista, järjestelmältä vaadittavasta suorituskyvystä ja korkeasta automaatioasteesta sekä vaatimuksista hallita voimalaitosprosessin häiriö- ja vaaratilanteita. Käytössä ovat pääasiallisesti samat automaatiojärjestelmät kuin prosessiteollisuudessakin. Järjestelmien toteutuksessa korostuvat kuitenkin voimalaitosten erityisvaatimukset. Esimerkiksi suurten lauhdevoimalaitoksien automaatiossa vasteaikavaatimukset ovat tiukat. Teollisuusvoimalaitoksissa (esimerkiksi metsäteollisuuden vastapainelaitoksissa) on käytetty lähes poikkeuksetta samoja ratkaisuja kuin prosessiteollisuudessakin. Voimalaitosautomaation rakentamisessa on tavallista, että nojaudutaan jo hyväksi koettuun. Uusien järjestelmäratkaisujen kokeileminen ensimmäisenä ei ole kovin suosittua. Esimerkiksi kenttäväyläratkaisujen käyttöönotto on ollut voimalaitoksilla hidasta ja rajoittunut lähinnä uudempiin teollisuusvoimalaitoksiin, jossa taajuusmuuttajat ja/tai moottoriohjaukset on kytketty esimerkiksi Profibus DP-väylällä järjestelmään. Voimalaitoksen automaatioon vaikuttavat mm. seuraavat tekijät: nopea prosessi tehoa pystyttävä säätöjen avulla muuttamaan suhteellisen nopeasti ylös- ja alasajojen tulee olla riittävän nopeita monimutkainen kokonaisuus, jossa säädöt ovat suoraan tai prosessin kautta vuorovaikutuksessa kiinteät polttoaineet aiheuttavat hankaluuksia säädölle höyryturbiiniin syötettävän höyryn paineen ja lämpötilan säätötoleranssit ovat melko pienet o pyrkimys mahdollisimman korkeaan hyötysuhteeseen, jolloin toimitaan materiaalien kestokyvyn äärirajoilla o materiaalien rasittumisen välttäminen pitämällä paine ja lämpötila toleransseissaan järjestelmällä oltava hyvä vikasietoisuus prosessin hallinta vähäisellä miehityksellä tai jopa kaukokäytöllä o korkea automaatioaste erilaisten ajotapojen määrä on suuri, erityisesti sähkön ja lämmön yhteistuotannossa 7.1 Voimalaitosautomaation järjestelmät Voimalaitoksen automaatio toteutetaan harvoin yhdessä järjestelmässä. Tavallisimmin hankitaan yksi pääautomaatiojärjestelmä, jolla toteutetaan pääosa voimalaitoksen valvonnasta, ohjauksesta ja säädöstä. Lisäksi laitoksen järjestelmiin kuuluvat turvallisuuteen liittyvä järjestelmä (TLJ), erilliset ohjausjärjestelmät ja prosessitietojärjestelmä (PTJ). Koulutussimulaattoreita käytetään operaattorien harjaannuttamisessa erilaisiin ajotilanteisiin. Voimalaitoksilla on korkeat käytettävyysvaatimukset, jotka edellyttävät hyvää häiriötilanteisiin varautumista. Myös alas- ja ylösajo täytyy hallita hyvin.

70 7.2 Pääautomaatiojärjestelmä Pääautomaatiojärjestelmä on tyypillisesti DCS (digitaalinen hajautettu automaatiojärjestelmä ). Siihen liitetään kaikki tavanomaiset pääprosessin mittaukset, ohjaukset ja säädöt. Säätö-, ohjaus- ja valvontatoiminnot toteutetaan prosessiasemien sovellusohjelmistoissa. 7.2.1 Laitteistot Pääautomaatiojärjestelmän osajärjestelmät, laitteistot ja komponentit: valvomolaitteet (operaattorityöasemat, kirjoittimet) prosessiasemat keskusyksikköineen ja I/O-liityntöineen väyläjärjestelmät järjestelmäkaapit virransyöttölaitteet suunnittelutyöasemat, muut suunnittelu- ja huoltolaitteet raportointi-/historia-asema (PC- tai palvelinlaitteisto) 7.2.2 Perusvaatimuksia Vikasietoisuus Tunnistettu yksittäinen vika ei saa aiheuttaa turhaa alasajoa tai tehonrajoitusta, estää turvallista alasajoa tai antaa virheellistä vapautusta toiminnalle. Häiriöiden leviämisen esto Jos järjestelmässä esiintyy häiriöitä, ne on pystyttävä rajaamaan mahdollisimman pienelle alueelle. Kun suojaukset (käytetään laitteiden pakko-ohjaamiseen turvalliseen tilaan) toimivat, laukaistaan vain minimimäärä laitteita ja pyritään pitämään prosessi käynnissä. Muistien varmistus Järjestelmämuistit varmistetaan niin, että mitään tietoja ei menetetä sähkökatkoissa tai muissa häiriöissä pidemmälläkään aikavälillä. Systeemiaika ylläpidetään niin, että kellonaika säilyy erilaisissa häiriötilanteissa. Riittävä informaationkeruu Häiriöiden ja alasajojen syyt ja seuraukset on voitava selvittää automaatiojärjestelmän tuottaman informaation avulla. Ohjauskäskyt on voitava varmistaa. Vasteaikojen on oltava lyhyitä Joissain säädöissä toimilaitteen ajoaika on muutamia sekunteja. Moottoriventtiilien ohjauksissa momenttikytkimen tulee ohjata jännite pois alle 50 ms:ssa (0,05 s). Kytkinlaitoksen (joka hoitaa sähköliikunnat mm. verkkoon) hälytykset on pystyttävä ilmaisemaan riittävällä resoluutiolla. Perusvasteajan tulee olla 1 s tai nopeampi. Yksittäisiä käyttö- ja toimilaitteita on voitava operoida myös käsin yksittäisohjauksella.

71 Vianhaun on oltava nopeaa (kehittyneen laitetekniikan, vianhakuohjelmien ja järjestelmähälytyksien käyttö) Tiedon saanti vaaditussa ajassa Jokaisella väylään liitetyllä asemalla on voita lukea mitä tahansa prosessitietoa. Kaikkien tietojen on oltava vaaditussa sykliajassa käytettävissä seurantaan, laskentaan, ohjauksiin ja säätöihin riippumatta siitä missä ne fyysisesti sijaitsevat. Järjestelmän joustavuus ja laajennettavuus Järjestelmän on oltava muuteltavissa ja laajennettavissa kaikkiin sovelluksiin. Mikä tahansa prosessiasema on voitava ohjelmoida, muuttaa, siirtää tai poistaa väylältä ilman muiden asemien häirintää. Varayksiköihin on voitava tehdä muutoksia laitoksen käydessä. I/O-yksiköitä on voitava lisätä/ purkaa ilman käytön keskeytystä. Tietoturvaongelmat minimoitava Joko järjestelmän verkkorakenteella tai muilla teknisillä ratkaisuilla. Automaatiojärjestelmän verkot on erotettava toimistoverkosta ja muista verkoista reitittimen tai muun vastaavan tekniikan avulla. Järjestelmässä on oltava valmiit toimilohkot monimutkaistenkin säätöjen ja sekvenssien toteutuksiin. 7.2.3 Vikasietoisuuden luominen ja häiriöiden selvittäminen Vikasietoisuuden luominen: redundanssi (kahdentaminen, kolmentaminen) hajautus impulssiohjausperiaate ohjauskäskyjen varmistus Häiriöiden ja vikojen selvittämiseksi suoritetaan toimenpiteet: hälytysten ja tapahtumien ilmaisu näytöissä ja tulostuksissa, rekisteröinti järjestelmän muistiin vähintään 10 ms resoluutiolla (kytkinlaitokselle vielä tarkempi resoluutio) alkusyyn selvittämiseksi käytetään hyväksi järjestelmän selauskykyä, tarkastellaan tiettyä aikaväliä tai prosessialuetta häiriötilanneraporttien käyttö Järjestelmän syöttöakustot mitoitetaan tavallisesti kestämään vähintään puolen tunnin sähkökatkoksen ajan. 7.3 Turvallisuuteen liittyvä järjestelmä - TLJ TLJ on suojausjärjestelmä, joka keskeyttää prosessin tai ohjaa sen turvalliseen tilaan prosessin ajautuessa vaaralliseen tilaan. TLJ käsittää koko suojausketjun anturit-logiikka-toimilaitteet, ja toimii itsenäisesti erillään pääautomaatio- ja muista järjestelmistä. Sen toiminta testataan määräajoin.

72 Muutamissa automaatiojärjestelmissä turvajärjestelmät muodostuvat turvallisuuskäyttöön sertifioiduista automaatiojärjestelmän komponenteista, jotka voidaan sijoittaa automaatiojärjestelmän kaappeihin muun elektroniikan joukkoon. Kuva 47. TLJ toimii itsenäisesti erillään muista järjestelmistä Turva-automaatiolla toteutetaan mm. Kattilasuoja o Hätäpysäytys, kuiviinkiehumisen valvonta, savutien sulkeutumisen valvonta, tulipesän paineen valvonta, tuuletuksen valvonta Poltinsuoja o Palamisilman riittävyyden valvonta, palamisen valvonta Turbiinin ylikierrossuoja, muut suojat o Ylikierrossuoja osa turbiinitoimitusta, vastapainesuoja, voiteluöljyn painesuoja, aksiaalisen siirtymän valvonta, laakerilämpötilojen valvonta... 7.4 Erilliset järjestelmät Erilliset ohjausjärjestelmänsä on säännönmukaisesti osaprosesseilla ja laitteistoilla kuten turbiineilla generaattoreilla savukaasun puhdistuslaitteilla (esim. sähkö- ja letkusuodattimet) Nämä liitetään tavallisesti pääautomaatiojärjestelmään niin, että niitä voidaan operoida ja valvoa pääautomaatiojärjestelmän operointiasemien kautta päävalvomosta.

73 Sivu- ja apuprosessien automaatio voidaan toteuttaa joko pääautomaatiojärjestelmässä, erillisellä ohjelmoitavalla logiikalla (PLC) tai jollain muulla erillisjärjestelmällä. Tällaisia ovat mm. vedenkäsittelylaitos (lisäveden valmistus, lauhteen käsittely) kiinteän polttoaineen vastaanotto- ja kuljetuslaitteistot pneumaattiset kuljetuslaitteistot (esim. lentotuhkalähettimet) LVI-laitteet (pääprosessitilat, sähkö- ja automaatiotilat) Taloudelliset ja hankinnalliset syyt voivat puoltaa näiden automaation toteuttamista erillisjärjestelmissä, kokonaisuuden hallinta ja automaation kunnossapito taas toteutusta pääautomaatiojärjestelmässä. Joka tapauksessa erillisjärjestelmätkin liitetään osaksi pääautomaatiojärjestelmää ainakin valvonnan ja operoinnin vuoksi. Hankinnoissa syntyy näin tiettyä päällekkäisyyttä verrattuna toteutukseen pääautomaatiojärjestelmässä. Jotta voimalaitoksen kunnossapito pysyisi paremmin hallinnassa, erillisjärjestelmien määrä ja laitevalikoiman kirjavuus tulisi pyrkiä minimoimaan. 7.5 Prosessitietojärjestelmä - PTJ Prosessitietojärjestelmien (PTJ) avulla pyritään käyttöhistorian tallentamiseen ja laitoksen käyttötalouden, käytettävyyden ja turvallisuuden parantamiseen. Käyttäjille ja eri sidosryhmille tuotetaan ja jaellaan infromaatiota PTJ:n kautta. PTJ on yleensä yhteydessä ainakin toimistoverkkoon ja mahdollisesti suojatun yhteyden yli myös esimerkiksi konsernitason hallintajärjestelmään. Prosessitietojärjestelmän toimintoja ovat prosessihistorian ja mittaustietojen keruu, tallennus ja halinta hälytys-, tapahtuma- ja operointitietojen tallennus (häiriötilanteiden analysointiin) tase- ja käyttötuloslaskennat, tunnusluvut erilaiset laskennat, visualisoinnit ja raportoinnit sisäiseen käyttöön ja sidosryhmille (esim. päästöraportointi viranomaisille) 7.6 Laskentasovellukset Voimalaitoksen laskentasovelluksilla jalostetaan informaatiota perusdatasta. Käyttötarkoituksia sovelluksille ovat suorituskyvyn ja kunnon valvonta, tuotannon valvonta, päästöjen valvonta jne. Sovellusten laajuus riippuu laitoksesta ja sen tarpeista. Laskentasovellusten tarvetta ovat lisänneet sähkömarkkinoiden reaaliaikaisuus ja laitosten ajotavan muutokset, jotka vaativat myös käyttötalouden reaaliaikaista seurantaa. Muutoksia on tapahtunut myös kunnossapidon organisoinnissa ja laitoksille asetettavissa vaatimuksissa, joten prosessin ja laitteiden kunnon tulee olla jatkuvasti tarkasti selvillä.

74 Laskenta toteutetaan yleensä prosessitietojärjestelmässä (PTJ), ja sovellusten tuloksia käyttävät käyttöhenkilöstön lisäksi esimerkiksi kunnossapitohenkilöstö ja viranomaiset. Laitoskohtainen laskenta voi liittyä myös koko yrityksen järjestelmiin (esimerkiksi energianhallinta). Laskentasovellusten lähtötietoina käytetään tietoa mm. seuraavista: Prosessihistoriatietokanta (Päästö)mittaukset Laboratorioanalyysit Polttoaineiden kuorma- ja laatutiedot Hintatiedot (polttoaine ja tuotettu energia) Laskentaan käsin syötetyt kertoimet Tuloksena laskentasovelluksista saadaan mm. Tuotanto- ja kulutustiedot: laskutusperusta, erityisesti yhteistuotannossa (lämpö, sähkö, prosessihöyry) Suorituskykyä ja kuntoa kuvaavat tunnusluvut: laitoksen ja komponenttien toiminnan seuraaminen, puhdistustarpeen seuranta (esim. kattilan nuohous), tärkeimpien metallikomponenttien viruminen ja väsyminen... Päästölaskenta: valvonnan toteuttaminen EU-direktiivien ja viranomaisten vaatimuksien mukaan Tulokset voidaan esittää prosessikohtaisesti muokatuilla näytöillä tai niistä voidaan laatia erilaisia raportteja, trendejä ja visualisointeja. Laskentasovellukset voidaan ryhmitellä käyttötarkoituksen mukaan: 1. Käytön- ja tuotannonvalvonta 2. Suorituskyvyn valvonta 3. Kunnonvalvonta 4. Päästövalvonta 5. Energianhallinta ja optimointi 7.6.1 Käytön- ja tuotannonvalvonta Käytön- ja tuotannonvalvonta kattaa tyypillisesti koko laitoksen eli taseraja kulkee laitoksen ympärillä. Sen avulla voidaan suorittaa tuotannon ja kulutusten valvonta (polttoaineen kulutus; höyryn, lämmön ja sähkön tuotanto; häviöt; lämmönsiirto; suorituskykyparametrit kuten kokonaishyötysuhde ja rakennusaste) kustannusten jako, jos laitoksella on useampia omistajia polttoainetietojen hallinta (vaaka-asemien tiedot; laboratorioanalyysit; toimittaja-, tuote- ja muut perustiedot; raportit toimittaja- ja tuotekohtaisista polttoainemääristä, polttoaineiden lämpöarvot ja kustannukset) ylös- ja alasajoanalyysi (tapahtuma- ja tilatiedot; prosessimittaushistoria; laskennalliset suureet kuten ylösajon kesto,

75 omakäyttö ja polttoaineen kulutus; laitevalmistajien antamien ohjekäyrien ja rajoitusten noudattaminen) 7.6.2 Suorituskyvyn valvonta Suorituskyvyn valvonta pureutuu tarkemmin yksittäisten komponenttien toimintaan. Taseraja on komponentin (esim. kattila, turbiini) ympärillä. Suorituskyvyn valvontaan kuuluvat Kattilan suorituskyvyn seuranta Turbiinin suorituskyvyn valvonta Pumppujen, puhaltimien ja lämmönsiirtimien suorituskyvyn valvonta (nostokorkeus, ominaiskulutus, hyötysuhde, lämmönläpäisykerroin jne.) Kattilan suorituskyvyn valvonta perustuu DIN 1942 standardiin. Kattilalle määritetään lämpötase: SISÄÄN ULOS Polttoainetehot kattilaan (kiinteät, nesteet, kaasut) Polttoilman lämpöteho kattilaan Apulaitteiden tuoma lämpöteho Syöttöveden ja ruiskutusveden tuoma lämpöteho Korkeapainehöyryn lämpöteho Välitulistushöyryn lämpöteho kattilaan ja kattilasta Säteily- ja konvektiohäviöt Hajotus- ja nuohoushöyryn lämpöhäviöt Savukaasuhäviöt CO-häviöt savukaasussa Tuhkan ja palamattomien häviö Kattilalle lasketaan myös suorituskykyparametrit, tärkeimpänä kattilahyötysuhde, joka voidaan määrittää suorasti (mitataan kattilasta saatu hyötylämpövirta ja verrataan sitä kattilaan syötettyyn energiavirtaan) tai epäsuorasti (häviöiden kautta). Höyryturbiinin suorituskyvyn valvonta tehdään DIN 1943- ja ASME PTC 6-standardien mukaisesti massa- ja lämpötaseiden kautta. Määritettäviä suorituskykyparametreja ovat mm. Isentrooppiset hyötysuhteet Höyryn ominaiskulutus Rakennusaste Kaukolämpöteho

76 7.6.3 Kunnonvalvonta Kunnonvalvonnan laskentasovellukset pureutuvat laitoskomponenttien sisälle. Niiden tarve kasvaa laitoskoon ja komponenttikoon kasvaessa. Suorien mittausten ja standardien mukaisesti voidaan laskea kuntoa kuvaavia tunnuslukuja ja ennakoida huoltotarpeita. Tunnuslukuja vertaillaan laitevalmistajien antamiin takuuarvoihin ja ohjekäyriin, jolloin voidaan havainnoida poikkeamat laitteiden kunnossa tai toiminnassa. Kattilan likaantumisen valvonta seuraa lämmönsiirtopintojen todellista lämpötehoa. Jos pinnoille muodostuu kerrostumaa, lämmönsiirto heikkenee. Likaantumisenvalvonta vertaa todellisen lämmönsiirron tunnuslukuja vertailuarvoihin. Laskentasovelluksen avulla voidaan määrittää optimaalisen nuohousvälin ja laajuus ja havaita pysyväksi muuttuvat kerrostumat, joita ei saada poistettua nuohouksella. Kattilan eliniän valvontaa voidaan käyttää kunnossapidon suunnitteluun ja erilaisten ajotapojen vaikutusten vertailuun. Sen seuraamia asioita ovat Paksuseinämäisten komponenttien virumis- ja väsymistasot (lämpötilagradientit, keskilämpötilat, muutosnopeudet, toiminta-ajat kussakin lämpötilaluokassa, jännitys, virumis- ja väsymistaso) Tulistin- ja välitulistinputkien lämpötilat (min, max, ka) Lämpötilaprofiilit Ylös/alasajot, kuorman muutokset ja niiden nopeudet - vaikuttavat materiaalien kestävyyteen Kaasuturbiinin referenssianalyysi korjaa suoritusarvot referenssitilaan, koska kaasuturbiinilla olosuhteet vaikuttavat huomattavasti suoritusarvoihin. Kunnonvalvonta voi seurata mm. kompressorin ja suodattimen likaantumisesta aiheutuvia menetyksiä (tehollisia ja taloudellisia). 7.6.4 Päästöjen valvonta ja raportointi Kuten jo aiemmassa kappaleessa kerrottiin, päästöjen valvonta ja raportointi tehdään tarkkojen määräysten mukaisesti. Päästöjenvalvontasovellus seuraa mittauslaitteiden käytettävyyttä. Se tallentaa kalibrointi-, häiriö- ja huoltoajat. Liian pitkät katkokset mittauksissa voivat aiheuttaa koko vuorokauden tuloksen hylkäämisen. Raja-arvoon verrattavan pitoisuuden laskennassa huomioidaan vain mittaukset normaalissa käyntitilassa. Tämä tieto saadaan yleensä automaatiojärjestelmästä. Kokonaispäästöt summataan kuitenkin koko käyntiajalta. LCP-laitoksella mitataan jatkuvasti savukaasuista SO 2, NO x ja hiukkaset (pitoisuudet NTP-olosuhteissa, kuivassa savukaasussa, happiredusoituna). Päästöjenvalvontasovellus laskee kokonaispäästöt, ajan jolloin pitoisuus on ollut alle rajan sekä mittausjärjestelmän ja puhdistuslaitteistojen häiriöajat. Jätteenpolttolaitoksen raporttiin kuuluvat SO 2, NO x, hiukkaset + CO, TOC, HCl, HF (pitoisuudet NTPolosuhteissa, kuivassa savukaasussa, 11 % O 2) sekä raskasmetallien, dioksiinien ja furaanien kokonaispäästöt. Sovellus laskee kokonaispäästöt, ajan jolloin pitoisuus on ollut alle rajan (valvonta 10 min tasolla), pitoisuuksien ylitysajat sekä mittausjärjestelmän ja puhdistuslaitteistojen häiriöajat.

77 7.6.5 Energianhallinta ja optimointi Energianhallintasovellukset ovat tyypillisesti yhtiönlaajuisia järjestelmiä, joihin on liitetty useita laitoksia. Järjestelmässä on reaaliaikaiset tuotanto- ja kulutustiedot laitosten automaatio- ja prosessitietojärjestelmistä. Jos energianhallintasovellusta ei ole, yksittäisellä laitoksella voidaan toteuttaa pienemmässä mittakaavassa esimerkiksi tuotannon ja kulutusten ennustaminen ja tuotannon optimointi, jos käytettävissä on vaihtoehtoisia tuotantoresursseja. Kuva 48. Energianhallinta ja optimointi - huomiotavat virrat Tuotannon optimointi on sen ajotavan etsintää, joka minimoi kustannukset ja maksimoi tuotot. Voimalaitoksella minimoidaan funktiota f( polttoainekustannukset + ostosähkö tuotot sähkön myynnistä + lisäkustannukset ) Optimointisovelluksen osia ovat Lähtötiedot: energiantarve, hinnat (polttoaine ja ostosähkö), rajoitteet Malli: hyötysuhteet ja rajoitteet, höyryverkon rakenne, energia- ja massataseet Lineaarinen optimointi Energianhallinta ja optimointi voi toimia online (lukee ajastetusti tietokantaa ja tekee päätöksiä) tai offline ("mitä jos" -skenaariot). Energianhallinta- ja optimointisovelluksen tuloksia voidaan käyttää mm. Tuotannon ja toiminnan suunnitteluun, kuorman jakoon laitosten tai yksiköiden kesken Lyhyen aikavälin optimointiin (turbiinien, kattiloiden jne. alas/ylösajot) Pitkän aikavälin optimointiin (budjetointi, sähkönostosopimusten optimointi) Suunnittelu, analyysi (toteutettavuus, mitoitus...)