اجرای پروژه هوشمندسازی موتورخانه‌های حرارت مرکزی شرکت فولاد مبارکه

در پی کسب این پیروزی، خبرنگار فولاد درمورد اهمیت و نتایج اجرای این پروژه با برخی از مدیران و دست‌اندرکاران پروژه او مباحثه کرده است که ماحصل آن را در ادامه نوشته می‌خوانید.

درمورد اهمیت اجرای این پروژه و اهداف و هزینه‌های آن توضیح دهید.

امیر گودرزی ، مدیر سیستم‌ها و فناوری اطلاعات :

یکی از موضوعات محوری در پروژه‌های تحول دیجیتال در کارخانه‌های فولادسازی مدیریت انرژی و صرفه‌جویی در مصرف انرژی است. در همین جهت در سال ۱۴۰۰ نیاز واحد تعمیرات مرکزی به سیستمی جامع جهت کنترل و مانیتورینگ کلیه پمپ‌خانه‌ها و موتورخانه‌های حرارت مرکزی فولاد مبارکه برای نخستین بار نقل شد. بدین ترتیب پروژه‌ای با مقصد کنترل و مانیتورینگ نزدیک به ۸۵ موتورخانه و پمپ‌خانه با قابلیت راهبری از طریق یک اتاق کنترل مرکزی، در قالب پروژه‌های تحول دیجیتال تعریف شد.

ازجمله اهداف این پروژه می‌توان به این موارد اشاره کرد: قابلیت کنترل و مانیتورینگ مجموعه از یک اتاق کنترل مرکزی به‌منظور کنترل و عمل مؤثر در مختصر‌ترین زمان ممکن؛ قابلیت آرشیوینگ مقادیر آنالوگ و حالت‌های سایت در یک پایگاه داده به‌منظور سهولت در عیب‌یابی و بازدید‌های تخصصی؛ بهینه‌سازی و مدیریت مصرف منبع های و انرژی (آب، برق و گاز) از طریق هوشمندسازی و پیاده‌سازی سناریوهای کنترلی؛ بهینه‌سازی منبع های انسانی و عدم نیاز به وجود فیزیکی و بازرسی‌های مداوم.

با دقت به ابعاد گسترده پروژه از لحاظ هزینه و اجرا، تصمیم کمیته فنی بر آن شد که پروژه در چندین فاز تعریف و پیاده‌سازی شود؛ به این علت پمپ‌خانه، موتورخانه و هواسازهای رختکن ۱۵ E14- به‌گفتن پایلوت و فاز نخست پروژه انتخاب گردید.این پروژه با هزینه‌ای بالغ‌بر ۱۲۰.۰۰۰.۰۰۰.۰۰۰ ریال انجام‌شده که مشتمل بر تهیه و خرید کلیه تجهیزات مرتبط با هوشمندسازی موتورخانه‌ها و خدمات نرم‌افزاری اتصال تأسیسات با اتاق کنترل این پروژه است.

با اجرای این پروژه، ناظر هوشمندسازی موتورخانه‌های حرارت مرکزی هستیم. لطفاً در این باره توضیح دهید.

حسین طاهری، مدیر تعمیرات مرکزی:

بعد از راه‌اندازی پروژه مذکور، با اندازه‌گیری‌های انجام‌شده از مقدار مصرف انرژی قبل و سپس از استقرار، اشکار شد که به علت هوشمندسازی موتورخانه‌ها به مقدار ۲۰ درصد در مصرف گاز صرفه‌جویی شده که این عدد در صورت تکمیل فازهای آینده مربوط به کلیه موتورخانه‌ها تبدیل صرفه‌جویی ریالی قابل‌توجهی خواهد شد. از طرف دیگر، با اجرای این پروژه، ضمن تغییرات عمده در فرایند اجرایی و منفعت گیری از تجهیزات به‌روز به‌منظور کنترل موتورخانه‌ها، هواسازها و رختکن‌ها، راه حلهای قبلی که عمدتاً مبتنی بر کنترل و عمل های اپراتورهای وابسته با وجود در محل موتورخانه‌ها، بازدید تجهیزات و اصلاحات موردنیاز می بود (به‌گفتن مثال، کنترل آماده‌به‌کاری بویلرها و دمای آب در زمان معاوضه شیفت) دیگر منفعت گیری نمی‌شود و کلیه کنترل‌ها و عمل های اصلاحی از طریق اتاق کنترل هوشمند موتورخانه‌های حرارت مرکزی به شرح ذیل انجام می‌گردد:

سیستم کنترلی موتورخانه

در موتورخانه تکه‌های بویلر، منبع های کویلی و منبع های انبساط در فرایند کنترل اتوماتیک قرار می‌گیرد که سناریوی کنترل هریک از تکه‌ها به شرح ذیل است:

سناریوی کنترل بویلرها

ست‌پوینت دمایی بویلرها توسط دو آیتم دمای محیط و ست‌پوینت واردشده از سوی کاربر برای مصارف گرمایی متنوع تشکیل می‌شود و کنترلر مشابه با فیدبک دریافتی از سایت، حالت بویلرها را کنترل می‌کند.

سناریوی کنترل منبع های کویلی

منبع های کویلی ماموریت فراهم آب گرم جهت مصارف بهداشتی و سیستم گرمایش هواسازها را بر مسئولیت دارد. در این تکه دمای مطلوب سیستم با دقت به شرایط محیطی، توسط اپراتور داخل شده و سیستم کنترلی بر مبنای این ست‌پوینت برای هریک از منبع های، یک ست‌پوینت جداگانه تشکیل می‌کند. درصورتی‌که دمای منبع کویلی از ست‌پوینت پایین‌تر باشد، فرمان باز شدن برای ولو کنترلی آن ارسال می‌گردد و برعکس. به ازای باز شدن هر ولو کنترلی یکی از پمپ‌های منبع های کویلی (جهت گردش آب) روشن خواهد شد.

سناریوی کنترل منبع های انبساط

منبع های انبساط ماموریت فراهم سختی در سیستم را بر مسئولیت دارند. هریک از منبع های انبساط دارای ۳ عدد شیر پرکن، تخلیه و نیتروژن و این چنین ۴ عدد لول‌سوییچ است که مجموعه تجهیزات سختی مناسب برای سیستم را فراهم می‌کند. نحوه کارکرد به این ترتیب است که درصورتی‌که سطح آب از سطح High پایین‌تر بیاید، شیر پرکن باز می‌شود تا آب منبع فراهم شود. درصورتی‌که سختی نیتروژن منبع از ست‌پوینت اعمال‌شده از سوی اپراتور کمتر و سطح آب بالاتر از سطح High باشد، شیر نیتروژن باز خواهد شد و در نهایت درصورتی‌که سطح آب منبع به High برسد شیر تخلیه باز خواهد شد.

درمورد مزایای اجرای این سیستم زیاد تر توضیح دهید.

محمد فشارکی، رئیس مرکز تعمیرات تأسیسات و لوله‌کشی صنعتی

از مزیت‌های این سیستم می‌توان به این موارد اشاره کرد: ۱-افت هزینه تعمیرات و تردد نیروی انسانی؛۲- جلوگیری از استهلاک زودهنگام تجهیزات؛ ۳-امکان ثبت و گزارش‌گیری از اسبق تعمیراتی.

مقصد غایی سیستم کنترلی پمپ‌خانه چه بوده است؟

در پمپ‌خانه مقصد از پیاده‌سازی سیستم کنترل، اتوماتیک شدن آیتم‌های زیر است:

سه عدد پمپ این واحد مشابه با سختی خط اعمال‌شده از سوی اپراتور و با در نظر گرفتن کنترل زمان کارکرد، روشن خواهند شد. به‌منظور حفاظت از موتورها و قابلیت بهتر کنترل از درایو الکتریکی برای پمپ‌ها منفعت گیری شده است.

ولو کنترلی ورودی (پرکن استخر) با ست‌پوینت ارتفاع مخزن که از طریق اپراتور تنظیم می‌شود به‌طور اتوماتیک کار می‌کند.

سناریوی حفاظت تجهیزات به این صورت است که در صورت ابراز هرگونه نشتی آب و پر شدن چاهک پمپ‌خانه سنسور تشخیص رطوبت به کار می‌افتد و کلیه ولوهای کنترلی اعم از ورودی، خروجی را می‌بندد و کلیه پمپ‌ها را خاموش می‌کند. این شرایط تا زمان از بین بردن مشکل ادامه دارد.

سیستم کنترلی هواسازها چطور عمل می‌کند؟

در هواسازها سه‌ست پوینت دما، رطوبت و کیفیت هوای مطلوب توسط اپراتور تنظیم می‌شود و سیستم کنترل با منفعت گیری از ست‌پوینت دما و کنترل باز و بسته شدن ولو کنترلی، دمای آسایش‌قسمت را برای رختکن‌ها فراهم می‌کند. این چنین با کنترل کارکرد دمپر و مشابه با ست‌پوینت رطوبت و کیفیت هوا، در صورت نیاز هوای تازه به سیستم تزریق خواهد شد.

گفتنی است به‌منظور سهولت در تعمیرات و راهبری، علاوه بر سیستم اسکادای مستقر در اتاق کنترل، دو عدد تاچ‌پنل بر درب تابلوهای کنترل موتورخانه و پمپ‌خانه جهت مانیتورینگ سایت نصب شده است. با دقت به بازدید‌های صورت‌گرفته درخصوص نیازهای واحد، کنترلر زیمنس (سری BACnet) به‌گفتن سیستم کنترلی و نرم‌افزار IRISA-SCADA به‌گفتن سامانه جامع کنترل و مانیتورینگ معارفه گردید.

در اجرای این پروژه از چه مکانیسم و ابزارهایی منفعت گیری شده است؟

مهدی اشرفی، رئیس تحول دیجیتال و تکنولوژی‌های عملیاتی:

معماری سیستم اسکادا شامل سرور، سوییچ‌دیتا سنتر و سوییچ‌های صنعتی است که در قالب یک تابلو سرور پیاده‌سازی شده و در اتاق سرور واقع در اتاق کنترل تأسیسات و تعمیرات مرکزی نصب گردیده است.

ربط سرور با کنترلرهای سایت از طریق بستر فیبر نوری بوده و کلاینت‌ها از طریق بستر شبکه با سرورها در ربط می باشند. اطلاعات هریک از کنترلرها از طریق بستر شبکه جمع‌آوری و جهت پردازش، نمایش و آرشیوینگ به سیستم اسکادا منتقل می‌شود.

با دقت به تعداد سیگنال‌ها، سایت به تکه‌های مختلفی تقسیم شده و برای هر تکه کنترلر مجزا در نظر گرفته شده است. به‌اضافه این که کلیه کنترلرها از طریق شبکه با یکدیگر در ربط می باشند و در نهایت کلیه اطلاعات از طریق بستر فیبر نوری به اتاق کنترل منتقل خواهد شد.

درمورد فرایندهای بهبودو تجهیزات به‌کاررفته توضیح دهید.

حسین کریمیان، کارشناس تحول دیجیتال و مدیر پروژه:

با دقت به این که در نتیجه اجرای این پروژه در نزدیک به ۲۰ درصد صرفه‌جویی در مصرف گاز موتورخانه‌ها حاصل شد، فرایند بهبودها به شرح تغییرات زیر و با به‌کارگیری تجهیزات موردنیاز انجام ‌شده است. در این تکه با وایرینگ سیگنال‌های سایت بر روی کنترلر وابسته، علاوه بر کنترل تجهیزات، مقادیر سیگنال‌ها جهت پردازش و نمایش به اسکادا منتقل می‌شود. لیست سیگنال‌های این مجموعه به شرح  ذیل است:

 در بویلرها (موتورخانه):

– دما و سختی هدر رفت، دما و سختی هدر برگشت، دمای خروجی آب گرم هر بویلر، دمای اگزوز هر بویلر، دما، سختی و فلوی گاز طبیعی، دمای محیط، سیگنال Remote،Trip،Stage1 Running،Stage2 Running برای هر بویلر، فرمان بویلرها و منبع های کویلی (موتورخانه)

–  دمای هریک از منبع های کویلی، فرمان والو کنترلی هر یک از منبع های کویلی، فیدبک ولو کنترلی هریک از منبع های کویلی، دمای کلکتور رفت، دمای کلکتور برگشت، سختی آب سرد ورودی، سیگنال Remote،Run، Trip برای پمپ‌ها و فرمان پمپ‌ها.

در منبع های انبساط (موتورخانه)

– فرمان بر روی سولونویید ولوهای پرکن، نیتروژن و تخلیه برای هر یک از منبع های انبساط، لول سوییچ HighHigh،High،Low،LowLow برای هریک از منبع های انبساط، سختی نیتروژن منبع های، سختی هدر آب سرد و دمای کلکتور برگشت.

احسان عبدالله‌زاده، مدیر پروژه شرکت ایریسا:

لطفاً درمورد  مشخصات فنی پروژه توضیح دهید.

گفتنی است در این پروژه از یکی از محصولات بومی ایریسا به‌گفتن اولین اسکادای بومی ایرانی منفعت گیری شده است. از ویژگی‌های بی همتا این ابزار می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

ابزارهای IRISA-SCADA

Graphic Runtime (برای نمایش ماسک‌های گرافیکی و نمایش آنلاین مقادیر)؛ Runtime Explorer (برای نمایش آنلاین مقادیر در قالب جدول که ابزار مناسبی جهت عیب‌یابی است)؛ Events And Alarms(برای نمایش آلارم‌ها)؛ Trend Chart(برای نمایش نموداری مقادیر مدام (آنالوگ))؛ HIS (برای نمایش مقادیر آرشیوشده در قالب جدول)؛

Report Viewer (برای گزارش‌گیری از مقادیر)؛ IMM (برای محیط مهندسی به‌منظور اعمال هرگونه تحول در سیستم حاضر یا گسترش‌های بعدی)؛ Graphic Designer (برای اعمال هرگونه تغییرات در ماسک‌های حاضر یا تشکیل ماسک تازه).

پمپ‌خانه

در تکه کنترل پمپ‌خانه‌ها با دریافت سینگال‌های ملزوم بهینه‌سازی صورت می‌گیرد : سطح آب مخزن، فرمان ولوهای کنترلی ورودی و خروجی مخزن، فیدبک ولوهای کنترلی ورودی و خروجی مخزن، سختی هدر آب سرد، سختی خروجی هر یک پمپ‌ها، سوییچ سختی در خروجی هر یک از پمپ‌ها، سنسور تشخیص رطوبت، سیگنال Remote،Run، Trip برای پمپ‌ها، فرمان پمپ‌ها، سیگنال مصارف انرژی برای هریک از پمپ‌ها اعم از مصرف انرژی، توان و جریان، نمایش سیگنال‌هایی از قبیل ولتاژ و فرکانس برای هر یک از پمپ‌ها.

هواسازها

پارامتر های مهم در کنترل هواسازها  که در این سیستم به  کار  گرفته شده‌اند عبارت‌اند از :  دمای Supply Air؛ دمای Zone1؛ دمای Zone2؛ مقدار رطوبت؛ کیفیت هوا؛ سیگنال Remote،Run، Trip برای پمپ‌ها؛ فرمان پمپ‌ها؛ سنسور ضد یخ‌زدگی؛ سیگنال Remote،Run، Trip برای فن؛ فرمان فن؛ سنسور اختلاف سختی فن؛ سنسور اختلاف سختی فیلتر؛ فرمان ولوهای کنترلی؛ فیدبک ولوهای کنترلی؛ فرمان دمپر؛ فیدبک دمپر.

در تابلوهای کنترل موتورخانه، پمپ‌خانه و هواسازها از مولتی‌فانکشن به‌منظور اندازه‌گیری مصرف انرژی واحدها منفعت گیری شده که از طریق پروتکل مدباس، با کنترلرها مرتبط و سیگنال‌ها به اسکادا منتقل می‌شود.

 آیا در اجرای این پروژه عمل های بهینه‌سازی هم انجام شد؟

حسین نصرتی، تکنسین مرکز تعمیرات تأسیسات ولوله‌کشی صنعتی:

در این پروژه تلاش شد در کنار هوشمندسازی، نواقص زیرساختی و عیوبی مربوط به سالیان متمادی که الزام توقف و صرف زمان می بود نیز هم‌زمان با پروژه هوشمندسازی اصلاح و استانداردسازی گردد. این بهینه‌سازی‌ها پشتیبانی شایانی به عملیات نگهداری و تعمیرات، افت توقفات ناگهانی و به‌تبع آن جلوگیری از هزینه‌های تحمیلی نمود؛ به‌گفتن مثال، می‌توان به استانداردسازی سیستم انبساط موتورخانه، سیستم تهویه مطبوع رختکن و این چنین افزایش ضریب ایمنی پمپ‌خانه و موتورخانه اشاره کرد.

گفتنی است در اجرای این پروژه پایلوت با دقت به این که اولین پروژه هوشمندسازی سیستم‌های حرارت مرکزی فولاد می بود، با چالش‌های بسیاری مواجه شدیم که خوشبختانه با همکاری یک تیم قوی و کار تیمی هماهنگ بین چند مرکز توانستیم برای اولین بار در مرکز تعمیرات تأسیسات و لوله‌کشی صنعتی به این مهم دست اشکار کنیم و قدمی مؤثر در پیشبرد مقصد انقلاب صنعتی چهارم در این حوزه در فولاد مبارکه برداریم.