Branża: Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej i energetyka Innowacyjna technologia i wydajna współpraca umożliwiają modernizację elektrowni Big Bend Power Station w Tampa na Florydzie
Produkt: OpenBuildings, ContextCapture, Descartes, LumenRT, MicroStation, Navigator, Pointools, ProStructures, STAAD
Użytkownik: Sargent & Lundy
Kraj: Stany Zjednoczone

 

Wykorzystanie cyfrowych bliźniaków w przygotowaniu planów bezpieczeństwa tam firmy Copel
Produkt: OpenBuildings, ContextCapture, Descartes, iModel.js, LumenRT, MicroStation, OpenBuildings, OpenRoads
Użytkownik: Companhia Paranaense de Energia (Copel)
Kraj: Brazylia

21 października, 2019

Cyfrowe bliźniaki pomagają zarządcom elektrowni w zwiększaniu dokładności projektów, redukcji kosztów projektów i przestrzeganiu przepisów

Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej coraz częściej wdrażają procesy pracy oparte na cyfrowych bliźniakach, aby poprawić współpracę między branżami w zakresie realizacji projektów, usprawnić prace konserwacyjne i kontrolne oraz spełnić wymagania w zakresie raportowania zgodności z przepisami. Wśród organizacji nominowanych do konkursu Year in Infrastructure 2019 znajduje się dwóch zarządców elektrowni, którzy wdrażają cyfrowe bliźniaki: Sargent & Lundy za wartą 853 miliony USD elektrownię Big Bend w Tampa na Florydzie oraz Companhia Paranaense de Energia (Copel) za plany bezpieczeństwa tam Copel w Brazylii.

W roku 2018 firma Tampa Electric Company (TEC), należąca do grupy Emera spółka dostarczająca zasilanie ponad 750 000 klientom w zachodniej części środkowej Florydy, zainicjowała projekt modernizacji elektrowni Big Bend w celu konwersji z węgla na wydajny gazowy proces łączony. Elektrownia Big Bend zajmuje obszar 1500 akrów, na którym znajdują się cztery zespoły opalane węglem o łącznej mocy wyjściowej ponad 1700 megawatów. Na przestrzeni 15 lat dodano cztery zespoły prądotwórcze, a w roku 2009 zainstalowano gazowy zespół szczytowy, zapewniający dodatkową moc przy szczytowym zapotrzebowaniu.

W celu zapewnienia bezpiecznej, niezawodnej i ekonomicznej generacji energii przy jednoczesnym zaspokajaniu rosnącego zapotrzebowania, firma TEC rozpoczęła projekt modernizacji w celu wyeliminowania zużycia węgla w procesie wytwarzania energii elektrycznej, a także dążyła do zmniejszenia ilości wody w procesie wytwarzania, redukcji ilości ścieków, eliminacji odpadów stałych i zmniejszenia emisji.  Projekt obejmuje ponowne włączenie jednostki 1 do zakładu działającego w cyklu łączonym z dwoma generatorami turbin spalinowych (CTG), dwoma generatorami pary z odzyskiwaniem ciepła (HRSSG) oraz znaczące modyfikacje w celu ponownego zasilania istniejącego generatora turbiny parowej (STG) jednostki 1. Zakres projektu obejmuje także powiązane obiekty transmisji i połączeń oraz infrastrukturę gazu ziemnego. 

Firma Sargent & Lundy wykorzystała pełną funkcjonalność modelowania aplikacji MicroStation do ciągłej aktualizacji cyfrowego bliźniaka, utworzonego z wielobranżowych modeli projektowych i ponad 2000 plików. Aplikacja MicroStation była wykorzystywana także do włączenia danych w chmurze punktów ze skanów laserowych fizycznego majątku trwałego, które zostały następnie rozszerzone o komponenty inżynierskie i projekty powykonawcze.

Ten cyfrowy kontekst posłużył do projektowania zakładu przy użyciu narzędzia OpenBuildings oraz otwartej aplikacji do symulacji firmy Bentley, w tym STAAD i ProStructures, w celu optymalizacji integracji stalowych wsporników rur i ograniczenia spawów przemysłowych w stali galwanizowanej, co pozwoliło zaoszczędzić ponad 500 000 USD. Za pomocą programu LumenRT wzbogacono również wizualizację projektów.

Zastosowanie cyfrowego bliźniaka doprowadziło do poprawy współpracy i zwiększenia koncentracji na wdrażaniu najlepszych praktyk w celu zapewnienia terminowej realizacji. Cyfrowy bliźniak został użyty do wizualizacji i weryfikacji projektu, co pozwoliło zespołowi na natychmiastowe uzyskiwanie opinii zwrotnych od wewnętrznych i zewnętrznych interesariuszy, skrócenie czasu reakcji o około 40% oraz poprawę sprawności konstrukcyjnej, bezpieczeństwa zakładu i długoterminowego planowania konserwacji. Te wspólne przeglądy modeli umożliwiły zmniejszenie liczby publikacji rysunków i zaoszczędzenie ok. 200 roboczogodzin. Ponadto wykorzystanie kontekstu cyfrowego zwiększyło dokładność projektowania o 20% i zmniejszyło liczbę wizyt w zakładzie o połowę.

“Innowacje wykorzystujące cyfrowe bliźniaki to rewolucja, która umożliwiła projektantom dopasowanie wszystkich danych technicznych do jednego źródła modelu prawdy, dzięki czemu można tworzyć projekty z wykorzystaniem istniejących warunków i natychmiast zobaczyć wpływ zmian”, powiedział Edward Hanko, kierownik projektu w firmie Sargent & Lundy. “Funkcje te były bezcenne, ponieważ umożliwiły naszym inżynierom skuteczne rozwiązywanie problemów i dały im większą pewność w zakresie wpływu ich projektów.”

Wprowadzone niedawno w Brazylii przepisy wymusiły na firmie Copel wprowadzenie nowych wymagań bezpieczeństwa w obsługiwanych zaporach. Firma Copel obsługuje 30 własnych elektrowni i ma udziały w 11 innych, w tym 24 elektrowniach wodnych, dwóch elektrowniach termicznych i 15 elektrowniach wiatrowych o łącznej mocy 5675 megawatów. Firma Copel ma również 4647 kilometrów linii przesyłowych i 45 podstacji, które obsługują ponad 4,6 miliona klientów, a także zapewnia 33 495 kilometrów światłowodów i usługi dla 178 000 klientów telekomunikacji. Od wielu lat firma Copel jest pionierem w dziedzinie badań oddziaływania na środowisko i raportów budowlanych dla elektrowni wodnych oraz jest zaangażowana w zrównoważony rozwój.

Nowe przepisy federalne weszły w życie w 2010 r. i ustanowiły nowy krajowy plan bezpieczeństwa tam, Política Nacional de Segurança de Barragens (PNSB), mający zastosowanie do tam służących do przechowywania wody do wszystkich zastosowań, w tym do wytwarzania energii. Przepisy PNSB wymagają sporządzenia zestawu dokumentów dla każdej tamy, aby pomóc kierownictwu w określeniu bezpieczeństwa konstrukcji. Dokumentacja zawiera dane techniczne z budowy, eksploatacji i konserwacji oraz służy jako narzędzie planowania i zarządzania bezpieczeństwem.

Do 2018 roku Copel firma dysponowała tylko reprezentatywną częścią danych technicznych najstarszych zapór, a większość z nich była ręcznie rysowana podczas budowy tam i uszkodzona w miarę upływu czasu. Ponadto niektóre konstrukcje tam zostały odnowione i zmienione bez systematycznego rejestrowania zmian, co wzbudziło obawy co do aktualności rysunków.
Zespół pokonał wiele wyzwań związanych z przygotowaniem dokumentacji dla PNSB, obejmujących interpretowanie starych rysunków, prace w trudno dostępnych miejscach w celach geodezyjnych i kompilowanie zdecentralizowanych informacji. Pomimo dokładnego pomiaru — elektronicznej taśmy mierniczej oraz zastosowania fotografii dla kluczowych elementów — nigdy nie było możliwe zarejestrowanie wszystkich szczegółów tych skomplikowanych zapór. Dostęp do zapory, przelewu, elektrowni i niektórych elementów obwodu generacji, takich jak wlot wody i zastawki, jest utrudniony, często w związku z trudnym terenem i gęstą roślinnością.

Firma Copel ustaliła, że potrzebna jest nowa strategia. Ponieważ większość informacji dotyczących zapory stanowiły dark data, zespół ustalił, że konieczne jest stworzenie cyfrowych bliźniaków każdej zapory w celu wykorzystania kontekstu modelowania rzeczywistości, danych historycznych i nowych danych generowanych przez otwarte aplikacje firmy Bentley do modelowania i symulacji. Mając świadomość konieczności spełnienia wymagań planu bezpieczeństwa zapór (PSB) przez wszystkie 10 zapór, firma Copel zdecydowała, że pierwszym krokiem będzie przeprowadzenie projektu pilotażowego i opracowanie cyfrowych bliźniaków trzech małych elektrowni wodnych: Marumbi, Chaminé i Salto do Meio.

Przeprowadzono pomiary z użyciem dronów, a wszystkie obrazy zostały przetworzone za pomocą rozwiązania ContextCapture. Ponadto zespół wykorzystał także aplikacje OpenBuildings i Descartes do stworzenia cyfrowego bliźniaka. Wyodrębniono informacje na temat terenu i poziomów oraz użyto oprogramowania OpenRoads Designer i MicroStation do uzupełnienia modeli. Następnie zespół utworzył widoki planu, przekroje i wizualizacje za pomocą wcześniej skonfigurowanych narzędzi dynamicznego przekroju poprzecznego, tak aby grubość linii, kreskowanie i kolor spełniały normy konstrukcyjne firmy Copel. Firma LumenRT udostępniła także prosty i intuicyjny interfejs do wizualizacji i przekazywania informacji o każdym z zakładów.

Pomiary przy użyciu dronów znacznie zwiększyły jakość i bogactwo szczegółów, a jednocześnie skróciły czas potrzebny na wykonanie pracy dla każdej tamy do 16 godzin, ze 120 godzin typowych dla poprzednich, niepełnych pomiarów. Zespół nie tylko dotrzymał terminów dla trzech zakładów objętych programem pilotażowym cyfrowych bliźniaków, ale także był w stanie dotrzymać terminu dla wszystkich 10 zakładów, przekraczając oczekiwania klientów w zakresie jakości, bogactwa szczegółów i czasu na pozyskanie i udokumentowanie informacji. Nowy proces nie tylko pomógł przyspieszyć tworzenie raportów i dotrzymać terminu PSB, ale także zmniejszył zasoby robocze wspierające ten proces o 87%.

“Wykorzystanie tego oprogramowania i dronów zapewniło szybką i szczegółową kontrolę techniczną w celu oceny bezpieczeństwa tam i powiązanych struktur, umożliwiając rejestrację i nagrywanie cyfrowe danych. Obecnie dysponujemy uaktualnionym, cyfrowym archiwum technicznym, które ułatwia zarządzanie naszym majątkiem trwałym”, mówi Roberto Seara, menedżer działu inżynierii wodno-lądowej, nadzoru inżynierskiego oraz projektów związanych z generowaniem i przesyłaniem energii firmy Copel.

679_Cyfrowe bliźniaki pomagają zarządcom elektrowni w zwiększaniu dokładności projektów, redukcji kosztów projektów i przestrzeganiu przepisów 679_Cyfrowe bliźniaki pomagają zarządcom elektrowni w zwiększaniu dokładności projektów, redukcji kosztów projektów i przestrzeganiu przepisów (2)
Bentley Public Relations

Christine Byrne
Director, Media Relations
1-203-805-0432

Contact Bentley PR