В НИУ «Московский энергетический институт» прошла первая научно-техническая конференция «Техническое диагностирование высоковольтных вращающихся машин. Предпосылки перехода на обслуживание по реальному состоянию», организованная национальным исследовательским комитетом А1 (НИК А1) «Вращающиеся электрические машины» Российского национального комитета СИГРЭ (РНК СИГРЭ) совместно с ПАО «Интер РАО ЕЭС», НИУ «МЭИ» и ООО «БО-Энерго».  

Надежность работы и продление  срока службы генераторов и больших электродвигателей, действующих на всех электростанциях страны, является важнейшей научно-технической задачей электроэнергетики, поэтому конференция вызвала огромный интерес в профессиональном сообществе.  

Более 100 компаний прислали своих делегатов. Большое число специалистов, не попавших непосредственно на форум, участвовали в нем в режиме видео-конференции.  

Среди участников — представители научно-технических организаций, заводов-изготовителей высоковольтных вращающихся машин, производители систем мониторинга и диагностического оборудования, разработчики АСУ ТП и программного обеспечения (ПО) для предиктивной аналитики, конечные пользователи оборудования.  

Как отметил руководитель подкомитета А1, заместитель генерального директора ООО «Интер РАО-Инжиниринг» Виктор Беляков, толчком к организации конференции послужила острая необходимость системного решения технических проблем отрасли в связи с растущим числом отказов  работы стареющего оборудования. Выявление дефектов на ранних этапах и прогнозирование развития событий в работе агрегатов позволит предотвратить большинство аварийных ситуаций и связанных с ними финансово-экономических потерь.  

Энергетика – отрасль капиталоемкая, обновление оборудования требует больших затрат. Поэтому так важно своевременно выявлять намечающиеся дефекты в организме машины и принимать решения по их устранению. В мире сформировался отчетливый тренд по переходу на ремонт оборудования по реальному состоянию. В России до недавнего времени основой повышения надежности работы агрегатов и продления ресурса был плановый ремонт. В марте 2018 г. вышел Приказ Минэнерго РФ, позволяющий переходить от планово-предупредительного ремонта к ремонту по состоянию. Такой подход, с одной стороны, позволяет энергетическим компаниям экономить на капитальном ремонте, не выводить установки из работы без надобности. С другой, — повышает ответственность эксплуатационников за состояние парка. А значит, растет потребность в качественном мониторинге и диагностике.  

Советник ООО «Интер РАО – Инжиниринг» Тарас Купчиков отметил, что переход к обслуживанию высоковольтного оборудования по реальному состоянию является центральным направлением в существующей программе цифрового развития электроэнергетики, действующей в рамках Национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации». «Я уверен, что именно этот подход изменит бизнес-процессы в энергетических компаниях, — сказал он. –В то же время эта система затрагивает два краеугольных камня, которые определяют надежность работы оборудования и затраты на обеспечение ремонта. Поэтому ее внедрение легким не будет. Ее жизнеспособность придется еще доказывать».   

В рамках Индустрии 4.0 возможности для организации качественного мониторинга и диагностики существенно возросли, констатировал ректор НИУ «МЭИ» Николай Рогалёв. Развитие цифровых технологий способствует созданию диагностического оборудования, датчиков и сенсоров нового типа. Однако датчики – это еще не все. Нужна грамотная интерпретация показателей, дающая верный ответ на вопрос, что именно происходит с оборудованием? Нужны алгоритмы и математические модели, с помощью которых можно понять, что происходит в обмотке или других элементах генератора. А главное, нужны подготовленные кадры, способные правильно оценить полученные сигналы.   

Значимость конференции НИК А1 РНК СИГРЭ, нацеленной на глубокое осмысление тематических вопросов, как раз и состоит в том, чтобы в результате исследований и обмена опытом, создать базу для формирования эффективных систем диагностики.  

О том, что происходит на текущем этапе в части организации мониторинга и диагностики высоковольтных вращающихся машин, рассказали участники конференции. За два дня работы прозвучало около 30 докладов.   

Об общих подходах к цифровизации технологического контроля рассказал в своем выступлении заслуженный деятель СИГРЭ, д.т.н. Юрий Виницкий. В своем докладе, посвященном общим подходам к цифровизации в области мониторинга и диагностики, он отметил, что введение цифровой диагностики и мониторинга может позволить почти на 50% сократить недовыработку электроэнергии и примерно на столько же снизить число отказов оборудования.   

Основой онлайн-мониторинга и диагностики является комплексная информационная модель технического состояния в виде набора моделей по основным контролируемым параметрам, с учетом режимов, условий эксплуатации и нагрузки, параметров окружающей среды и охлаждающих сред.  

Такая модель также  потребуется для обучения и настройки специализированных моделей, которые используются для диагностики и мониторинга состояния оборудования.  

Эксперт подробно остановился на диагностике критических элементов и ресурсоопределяющих узлов турбогенераторов (к которым относятся роторы, статоры, корпусы, подшипники и т.д.), отметив, что при их контроле к системам диагностики и мониторинга должны предъявляться дополнительные требования. Более того, при анализе полученной информации необходимо учитывать как прямые, так и косвенные факторы.  

Для выбора решаемых задач онлайн-мониторинга и диагностики необходимо обследование турбогенератора и связанных с ним элементов для того, чтобы иметь информацию: какие турбогенераторы и какие узлы отличаются наибольшим риском и подлежат мониторингу и диагностированию в первую очередь; о каких параметрах уже имеется информация в АСУ ТП, и какими задачами должна быть дополнена система диагностирования и мониторинга; какова степень изменчивости режимов эксплуатации турбогенераторов.  

Состояние генерирующего оборудования интересует не только эксплуатационников, но и производителей. «Раньше этот вопрос нас не касался, но к сегодняшнему дню изготовленные нашим заводом генераторы отработали по два и более срока, обостряется тема состояния оборудования и продления рабочего ресурса», — пояснил технический директор ПАО НПО «ЭЛСИБ» Андрей Чириков. 250 генераторов, изготовленных на «ЭЛСИБЕ» проработали по 40 лет. Есть машины возрастом 58 лет. Диагностика таких машин осложняется тем, что они не оснащены средствами контроля.   

На примере генератора Новосибирской ГЭС А. Чириков рассказал об опыте оценки и диагностики оборудования по фактическому состоянию, а также о возможностях предприятия по сервисному обслуживанию и капитальному ремонту высоковольтных вращающихся машин.  

Применение новых технологий позволяет качественно трансформировать традиционную энергетику, отметил в своем выступлении начальник технического отдела ООО «РК Сервис» Раис Каримов. Одним из важнейших условий поддержания оборудования в стабильно рабочем состоянии на протяжении всего жизненного цикла является создание цифрового двойника (ЦД) машины. С его помощью выстраивается модель всего жизненного цикла генератора. Применение ЦД-технологии способствует снижению количества аварий и остановов оборудования, сокращает время плановых и внеплановых ремонтов, проведения целенаправленных технических проверок .  

В России разработкой цифровых двойников оборудования занимаются многие организации, но действующего цифрового  двойника генератора в стране еще нет. Вместе со своим технологическим партнером – Харбинским генераторным заводом (Китай) «РК Сервис» реализует пилотный проект по внедрению цифрового двойника турбогенератора (ЦД ТГ) на Троицкой ГРЭС (в Челябинской области), который интегрирован в интеллектуальную систему удаленной диагностики и обслуживания Харбинского ЗГ. Данная технология выдает отчеты рекомендательного типа, позволяет запускать экспресс-сценарии на тему «что, если…», способствует правильному выбору действий. Технология рассчитана в первую очередь для генераторов, которые подлежат модернизации.  

Актуальным вопросам разработки методов онлайн-мониторинга и диагностики турбогенераторов при решении задач повышения надежности и продления сроков службы посвятил выступление главный эксперт ООО «Электросервис-НТЦГ» Дмитрий Кузнецов. Он отметил, что на работу генераторов влияют особенности конструкции, заострив внимание на необходимости индивидуального подхода к каждому генератору. Докладчик сформулировал рекомендации по организации эффективного мониторинга и диагностики, в том числе по оптимальному размещению датчиков на отдельных узлах машины.   

Также  докладчик акцентировал внимание на важности разработки новой нормативно-технической документации: ГОСТы устарели и не отвечают современным требованиям диагностики, особенно в свете перехода на ремонт оборудования по реальному техническому состоянию.  

Плановые ремонты не должны вытесняться ремонтом по техсостоянию, считает представитель ООО «ИТЦ» Вадим Осотов. Только плановым ремонтом можно увеличить срок службы генератора. Поэтому следует совместить системы ремонтов – плановую и по состоянию. Кроме того, особое внимание следует уделить качеству ремонтов, т.к. плохой ремонт сведет на «нет» все достижения цифровизации.  

С этой позицией полностью согласился ведущий инженер ООО «Сименс Технологии Газовых Турбин» (Санкт-Петербург) Александр Лошаков. Он заметил, что, продавая ГТУ по всему миру и имея мониторинговые центры, к которым подключены турбогенераторы, фирма «Сименс» готова к переходу на ремонт по реальному состоянию. Но это касается только ее собственного оборудования. В целом же, нужно внимательно смотреть, где такой переход возможен, а где нежелателен.  

Ключевые технические вопросы организации мониторинга больших вращающихся машин в рамках интеллектуализации энергосистем осветили в своих выступлениях представители ведущих зарубежных компаний, таких как Camlin Power Ltd. (Северная Ирландия), OMICRON electronics GmbH (Австрия), General Electric (США), IRIS Power LP (Канада), VESKI D.O.O. (Хорватия), Siеmens (Германия).   

Спикеры поделились опытом удаленного мониторинга генераторов и парков генераторов с применением различных устройств и систем, разработанных в их компаниях, рассказали о проблемах, возникающих при внедрении систем и способах их решения.   

Представитель АО «ВНИИАЭС» Алексей Мухортов в своем выступлении сосредоточился на развитии предиктивных аналитических систем. Он считает, что пора активнее переходить к предиктивному  анализу состояния оборудования  

Предиктивная аналитика – новое слово в энергетике. Её задача – оценить вероятность и причину возникновения дефекта, основываясь на исторических данных генератора, спрогнозировать, как будет развиваться ситуация.  

Для «Росэнергоатома» это крайне важно: на многих действующих атомных станциях оборудование  работает по несколько десятков лет. В настоящее время наблюдается рост повреждений генераторов АЭС и связанный с этим недоотпуск электроэнергии.   

Чтобы понять, почему происходят отказы, нужно иметь более совершенную систему диагностики и мониторинга.  

 Как известно, объем диагностики определяется инструкциями и нормативно-технической документацией (НТД). Мероприятия, регламентированные в действующих стандартах и методиках, нацелены на проведение плановых ремонтов и не отвечают новым реалиям. Диагностирование, проведенное в соответствии с существующими нормативами раз в 6 лет, выявляет некоторые дефекты с большим опозданием. Докладчик  отметил, что позднее выявление дефектов приводит к повреждаемости оборудования и выводу его из строя..   

Для решения назревших проблем, по мнению докладчика, требуется доработка нормативной базы (методик, стандартов), введение систем онлайн-мониторинга  и внедрение непрерывной диагностики, основанной на методах предиктивной аналитики.   

Росэнергоатом провел анализ рынка предиктивных моделей и выяснил, что в нашей стране большое количество организаций разрабатывают данное направление. Они используют разные принципы построения предиктивной аналитики, причем некоторые компании умеют создавать не только цифровые продукты, но и модели диагностических центров.   

Вместе с тем, законченного продукта предиктивной аналитики на рынке нет. Поэтому «Росэнергоатом» самостоятельно взялся за реализацию проекта «Предиктивная аналитика оборудования АЭС». Для проекта выбран самый современный тип турбогенератора Т3В-1200, оборудованного большим количеством датчиков. Информация о состоянии машины будет поступать по 460 каналам.  

Докладчик сказал о важности давно используемых методов контроля, прежде всего, визуального осмотра, которому в последнее время уделяется все меньше внимания. А также отметил, что надо расширять состав датчиков для получения более полной информации о состоянии машины. Информационные системы должны взять на себя основную работу по работе с данными о состоянии машины. Задача человека – принимать ключевые решения и совершенствовать процесс. Машины должны работать, человек – думать.  

На сегодняшний день в нашей стране в промышленной эксплуатации находится система предиктивной аналитики и удаленного мониторинга «Прана», разработанная АО «Ротек», рассказал главный специалист экспертной группы Системы прогностики и удалённого мониторинга ПРАНА АО «РОТЕК» Олег Захаров. Данная система работает по следующему принципу: локальный сервер получает данные о работе оборудования от автоматической системы управления технологическим процессом и через другие интерфейсы. Затем серверное ПО анализирует, архивирует и передаёт данные в Ситуационный центр РОТЕК или клиента. 
Универсальность системы состоит в том, что любое количество любых сигналов на входе даёт на выходе всего один интегральный параметр, который и определяет изменение технического состояния объекта. Другими словами, при помощи ПРАНА можно проводить мониторинг и оценивать техническое состояние любого вида оборудования. Система определяет изменение технического состояния автоматически и при этом способна делать это на всём временном промежутке жизненного цикла оборудования.   

О новом поколении систем технологического контроля, разработанных в ООО «Ракурс-инжиниринг», рассказал ведущий инженер этой компании Илья Романов. «Ракурс-инжиниринг» сотрудничает со многими крупными энергетическими компаниями страны, в том числе с «Русгидро», «Росатомом», создает системы мониторинга и диагностики для генераторов разных типов электростанций. Новая разработка предприятия относится к  предиктивной аналитике. На протяжении жизненного цикла в центр мониторинга передается информация о процессах, происходящих в машине.  

Большое внимание участники конференции уделили вопросам создания математической модели работы турбогенераторов и генераторов в нормальном и аварийном режимах; возможностям нейросетевого моделирования в части получения точного ответа на вопрос, когда тот или иной дефект может привести к отказу оборудования; машинному обучению и т.д..  

По итогам конференции были приняты Рекомендации, в которых были поставлены задачи на период до 2020 г. (48-я Сессия СИГРЭ) и вынесено предложение о том, чтобы сделать Конференцию НИК А1 РНК СИГРЭ регулярной.  

На полях конференции куратор Национального исследовательского комитета (Подкомитета) А1 РНК СИГРЭ «Вращающиеся машины», начальник отдела ООО «Интер РАО – Инжиниринг» Юрий Виницкий дал интервью журналу «Вести в электроэнергетике:  

 

— Юрий Данилович, чем вызвана необходимость проведения данной конференции? Почему к ней такой большой интерес?   

  

— Подкомитет А1 РНК СИГРЭ инициировал проведение конференции по техническому диагностированию высоковольтных вращающихся машин, потому что назрела острая необходимость в обсуждении этого вопроса. Нас поддержали «МЭИ», партнер РНК СИГРЭ по данному направлению ПАО «Интер РАО», компания «БО-Энерго». Я с удовольствием констатирую, что  более 200 человек приняли участие в форуме.   

Программа цифровизации энергетики охватывает все области энергетики: генерацию, распределение, передачу электрической энергии. Для того, чтобы повысить надежность энергоснабжения, снизить эксплуатационные расходы, вынужденные простои и возможные аварии, нужно иметь возможность прогнозировать состояние работы энергетического оборудования. В нашем случае мы рассматривали повышение надежности работы генераторов и электрических машин большой мощности. Решений существует много, это подтвердила и сегодняшняя конференция.   

Во всем мире мониторинг и диагностика, основанная на результатах непрерывного контроля состояния различных параметров оборудования, имеют огромное значение. За рубежом, например, наличие систем диагностики влияет на размер страховых взносов. В России этот сегмент пока не очень развит, но это – дело времени.  

Одним из ведущих современных трендов в области технологического контроля становится создание центров удаленного мониторинга (ЦУМ).  

 Необходимо создание концепции таких Центров, определение объема информации, формируемой на различных уровнях контроля состояния оборудования (турбина, генератор, энергоблок, уровень руководства электрической станции, уровень руководства энергосистемы и т.п). Надо набирать опыт, нарабатывать статистику, наращивать модели. Чтобы понимать причины возникновения нежелательных процессов в генераторах, нужно иметь огромную статистику по дефектам и по признакам этих дефектов. Поэтому в нашем докладе мы предложили подход, основанный на составлении и использовании матрицы признаков дефектов, классификатора дефектов. Эксперты с большим опытом работы должны помочь правильно сформировать эти материалы и систематически наращивать объем различных алгоритмов мониторинга и диагностики с учетом прямых и косвенных признаков.  

Опытные специалисты отмечают, что в генераторе может развиваться от 120 до 180 разного рода дефектов. Все ли они анализируются? Нет. На конференции говорилось о 40 моделях (диагностических протоколах) контроля. Этого явно недостаточно. Важной информацией для меня и – уверен – для всей профессиональной аудитории стали три книги, продемонстрированные на конференции. Они представляют колоссальный интерес не только для участников конференции, но для всех, кто работает по тематике вращающихся машин. Эти книги написаны специалистами, проработавшими по 50-60 лет в тех областях, о которых пишут. Их опыт бесценен, его необходимо беречь и применять. Я хотел бы назвать фамилии авторов. Это Ольга Сергеевна Голоднова, Герман Владимирович Ростик, Анатолий Владимирович Григорьев.  

— Насколько нужен старый опыт в век цифровизации и новых технологий?  

— Мы идем в век цифировизации, это закономерность. Мир действительно быстро меняется. Что возьмем с собой в будущее, что оставим? Чем наш выбор отзовется в дальнейшем? Немаловажный вопрос. Например, еще лет 50 назад казалось, что транзистор – верх совершенства. Но технологии быстро развивались, появились сложные микросхемы, интегральные модули, решающие конкретные задачи, и уже в 70-х годах прошлого века было трудно найти человека, который бы понимал, из чего состоит транзистор. То есть, в экстремальной ситуации такой инженер оказывался совершенно беспомощным. Такая же ситуация в нашем случае. Выпускник университета заявляет: я не хочу знать, что такое машина. У меня есть нейронная сеть, она обучится сама и будет имитировать работу генератора, двигателя. Можно ли с этим согласиться? Не думаю. Специалисты из «Уралэнергоинжиниринга» не зря предостерегают коллег от поспешного перехода к ремонту по состоянию. Они – практики, поэтому и говорят: сама тенденция хорошая и правильная, но она требует тщательной подготовки и грамотной реализации. Планово-предупредительный ремонт позволяет разобрать машину, посмотреть, что с ней происходит, почему и т.д.? Есть вещи, которые доступны только человеку.   

В настоящее время у наших специалистов уровень понимания физических процессов достаточно высок. Во всяком случае, выше, чем у западных коллег. И это нельзя растерять. Наши рабочие бригады на электростанциях могут решить практически любые задачи, и это большое преимущество. Нужно организовывать обучающие семинары, специальные практики, использующие опыт и знания специалистов-экспертов   

— На конференции много внимания уделялось вопросам перехода к предиктивному  анализу. Означает ли это отмену мониторинга и диагностирования?  

— Это означает эволюционное развитие технологического контроля на основе тех возможностей, которые дает эпоха 4G .   

В свое время генераторы оснащались АСУТП. Эта система вобрала в себя какое-то количество датчиков (температуры, вибрации и пр.). Допустим, на тот период было предложено разместить 50 точек контроля. Но процесс развивается, идет модернизация конструкции, иногда снижается качество производства, к сожалению. Значит, надо поднимать его. А как? Для начала оснастить контрольно-измерительным оборудованием, чтобы больше точек контролировать, чтобы контролировать такие места, которые раньше не просматривались. Откуда они берутся? Не только от ошибок, но и от изменения режимов работы.  

С введением парогазовых установок и возобновляемых источников график работы резко меняется. Энергоблоки – газотурбинные, угольные, другие. – начинают работать в маневренном режиме. Как следствие – меняются условия работы машины и материала, из которого она состоит. Частый нагрев-охлаждение приводит к появлению дефектов в оборудовании. Чтобы видеть, что происходит с машиной, необходимо оснастить ее большим количеством датчиков, которые собирают и передают информацию в непрерывном режиме для анализа. Большие потоки информации могут анализироваться только компьютерами. Появляется новая система – система предиктивного анализа, способная анализировать данные и составлять прогноз по надежности и ресурсу оборудования. Это огромный шаг вперед. Однако, шагая вперед, нам необходимо оглядываться по сторонам. Ведь главной заповедью у энергетиков, как и у служителей Гиппократа, является заповедь «не навреди».  

— Когда мы сможем сказать о том, что интеллектуализация в области  технологического контроля состоялась?  

— Когда создадим систему, которая на 100% сама будет давать верную экспертную оценку контролируемым данным и принимать самостоятельное решение без использования экспертов-диагностов.