夏威夷电灯公司达到正常运行时间和可靠性目标

夏威夷以其海滩、美味的当地美食、风景优美的景色以及与自然接触的机会而闻名。然而，大多数人都没有想到夏威夷也是地球上最孤立的岛链，全年有超过120万人在该州的六个主要岛屿上需要电力来维持日常生活。

夏威夷的“大岛”比其他五个岛屿加起来都要大，是美国最大的岛屿。事实上，由于基拉韦厄火山活跃，它的规模每天都在扩大。岛上的居民和企业——更不用说游客了——指望夏威夷电力公司的子公司夏威夷电灯公司(HELCO)提供能源，将岛屿从一个岛屿王国转变为一个现代国家。

孤立的挑战

Keahole工厂位于夏威夷大岛的Kailua-Kona，是HELCO主要的电力生产设施之一，也是岛上最大的工厂。它有三个燃烧涡轮机，每年产生大约240千兆瓦时的能量，这几乎占岛上所有可用发电能力的四分之一。

不幸的是，2006年，该公司面临着超过50%的停机时间，这是由涡轮机提供的控制系统造成的。HELCO生产部经理Norman Verbanic说:“最初的涡轮控制系统完全是专有的，到2006年，也完全过时了。”“可替换部件基本上不存在。当出现故障时，我们无法使用修复的卡进行修复，请控制工程师进行系统故障排除可能会花费数万美元。”

事实上，由于HELCO的位置偏僻，维修部件可能需要两天多的时间才能到达。让其他国家的工程师进入控制中心可能需要更长的时间。不可避免的结果是，Keahole工厂近50%的时间处于减产状态。Verbanic解释说:“为了提高我们的正常运行时间，我们知道我们需要一个具有开放架构的新型涡轮控制系统，我们的维护人员可以自行排除故障和优化，而不必依赖外部专业知识。”

2008年，夏威夷州和夏威夷电力公司制定了一项能源协议，要求到2030年，40%的电力需求和70%的整体能源需求(包括交通)来自清洁、可再生能源。虽然这些要求远远超过了大陆的可再生能源要求，但夏威夷丰富的自然资源，包括太阳能、风能、水力和其他可再生资源，使其成为引领可再生能源发电的完美候选者。韦尔巴尼克说:“从长远来看，我们希望整个基阿霍尔工厂都能用当地种植的生物柴油发电。”

适应性强的解决方案

一旦Verbanic和他的团队决定更换过时的涡轮控制系统，他们就确定了罗克韦尔自动化工厂pax过程自动化系统。该系统基于罗克韦尔自动化集成体系结构平台，提供了统一的过程、离散和信息解决方案。整个系统使用罗克韦尔公司的RSLogix 5000软件进行配置，通过ControlNet与I/O输入通信，并通过以太网/IP网络与第三方操作员接口通信。

Verbanic说:“我们考察了其他传统的DCS供应商，但他们都有专有的、封闭的系统和昂贵的备件、维护和支持合同。“在费用和时间方面，我们承担不起，尤其是在我们偏远的地方。我们熟悉罗克韦尔自动化的产品，知道我们可以自己排除故障、维护和优化PlantPAx系统。”

的伍德集团,一个罗克韦尔自动化PartnerNetwork公认的系统集成商，总部设在Loveland, Co.，被签约安装新的涡轮控制系统。Wood Group Controls项目经理Clark Weaver解释说:“我们将PlantPAx系统与所有其他DCS系统进行了基准测试，以证明它能够处理高速航空衍生燃气轮机所需的高带宽和快速执行速率要求。”

在Keahole工厂，伍德集团的工程师保留了之前控制系统的原始I/O，但移除了之前导致许多问题的原始处理器。Verbanic解释说:“我们最初的系统是三冗余的，每个涡轮有三个独立的处理器和I/O卡。“在新系统中，我们利用了原有的三倍I/O现场设备，并将其与简化为单工PlantPAx处理器的新三倍I/O模块相匹配。这有助于在发生意外故障时保护进程正常运行时间，同时大大简化了系统架构。”PlantPAx处理器还配备了冗余并行电源以增强可靠性。

此外，艾伦-布拉德利XM状态监测模块监测每个涡轮和发电机的振动。这有助于在潜在问题达到临界水平之前识别它们。来自每个XM模块的信息被传回中央控制系统，用于改进、实时的涡轮健康监测和预测性维护。Wood Group工程师还实现了Allen-Bradley联合发电机控制模块(CGCM)。双重CGCM与PlantPAx系统集成，为每个涡轮机提供数字功率计量、电压调节和自动同步控制。冗余配置，提高了系统可靠性。

结果

Verbanic和他的团队发现，对于旧的涡轮控制系统，问题不是电厂什么时候启动，而是它到底能不能启动。他说:“有了PlantPAx系统，我们知道控制装置在任何需要的时候都在运行。”事实上，自系统升级以来，电厂与涡轮控制相关的停机时间从每年约50%的高位下降到不足几个百分点。当罕见的控制问题确实发生时，它可以快速进行故障排除和解决，而无需交叉引用密码和首字母缩写。

根据过去三年的记录，当HELCO团队决定将Keahole设施转换为联合循环工厂时，仅仅扩大新平台是一件相对简单的事情。Verbanic解释说:“随着我们在涡轮改造项目上的巨大成功，我们知道我们也想将PlantPAx系统用于全厂范围的控制。”“我们一直在寻找一种灵活的系统，让我们能够适应需求的波动，我们知道它完全可以做到这一点。”

Wood Group旗下的Mustang Engineering公司承包了该项目，并帮助将平台扩展到整个设施。“发电行业需要一个灵活、可靠、开放的控制平台，”韦弗说。“在涡轮机项目中，我们证明了，凭借正确的工程专业知识，PlantPAx系统正是如此。基于这一成功，我们也证明了它是传统DCS平台在全厂范围内控制的可行替代方案。”

现在，该系统几乎控制了Keahole工厂的各个方面，包括涡轮机、热回收锅炉、发电机、水处理、蒸汽轮机和排放系统，以及大多数工厂平衡应用。Verbanic和他的运营和维护团队通过对整个设施使用单一的硬件和软件环境，大大简化了维护、可操作性和故障排除。

Verbanic说:“更换部件很容易获得，库存成本也很低，我们的员工有能力发现并解决任何出现的问题，无论问题发生在工厂的什么地方。”“事实上，他们已经能够完全依靠自己来发现优化系统的机会。他们真的能够专注于成为PlantPAx系统的专家。”

随着涡轮可用性和在单一开放平台上的全厂控制的显著改进，HELCO的员工感觉自给自足得多。韦尔巴尼克说:“这是一段非常愉快的旅程。“由于每个岛屿都是一个独立的电网，没有与邻近岛屿的公用设施相连，我们不能依赖外部世界来保持照明。凭借罗克韦尔自动化解决方案的健壮性和灵活性，我们确实做到了这一点。”

本·曼斯菲尔德(Ben Mansfield)是罗克韦尔自动化的PlantPAx市场经理。

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