Vedlikehold 4.0: Fremtidens vedlikehold i Sira-Kvina

FREMTIDENS VEDLIKEHOLD I SIRA-KVINA

Fremtidens vedlikeholdssystemer utvikles nå hos oss i Sira-Kvina. Ved å overvåke aggregatene med måledata i sanntid og bruke smarte algoritmer til å fange opp unormal oppførsel skal vi fremover oppdage påbegynnende feil før de rekker å utvikle seg.

Det blir ikke nødvendigvis mindre arbeid for våre mekanikere og teknikere, men arbeidet vil i økende grad være preventive korrigerende tiltak som kan planlegges tidlig, fremfor uplanlagte reparasjoner etter at man har fått havari. Det vil kunne gi store kostnadsbesparelser og en betydelig reduksjon av uplanlagt utetid.

Motivasjon Sira-Kvina har hatt en negativ trend på vedlikeholdskostnader de siste årene i henhold til den periodiske VVO-målingen. For å snu denne trenden ønsker vi å ta i bruk nye digitale verktøy for å redusere vedlikeholdskostnadene. Det amerikanske U.S. Department of Energy har publisert en rapport på «O&M Best Practice» hvor de oppgir potensiell gevinst med prediktivt vedlikehold til å være:

25-30% reduksjon av vedlikeholdskostnader 70-75% reduksjon av havari 35-45% redusert utetid 20-25% økt produksjonsverdi

Målet med vedlikehold 4.0 er å realisere dette potensialet hos oss i Sira-Kvina. I sum vil dette kunne realisere punkt 5 på Sira-Kvina sin visjon: Være best i bransjen til å balansere fleksibilitet og kostnadseffektivitet, samt ha svært god kontroll på teknisk tilstand og risiko. Prosjektets omfang og fremdriftsplan Prosjektet startet i 2018 på initiativ fra fagleder elektro Uros Stevanovic og teknisk sjef Bjarne Tufte. Kaspar Vereide er prosjektleder og leder prosjektet på en fremragende måte.

Prosjektet har siden starten vokst i omfang og omfatter nå følgende deloppgaver: 1. Førende prinsipper og IKT-arkitektur 2. RDS-kodeplan som skal erstatte dagens EBLkodeplan 3. Elektroniske vaktrunder og JobTechGO 4. Datainnsamlingssystem 5. Programvare for tilstandsovervåking og prediktivt vedlikehold 6. Digital kultur i bedriften 7. Deltagelse i forskningsprosjektet SmartKraft

Nåværende status: Man er snart ferdige med punkt 1-3. Det jobbes nå med et pilotprosjekt på agg. 1 i Tonstad kraftverk. Her installeres det nå nye målesensorer og et datainnsamlingssystem som skal hente og tilgjengeliggjøre data for analyse. Det amerikanske dataanalyseselskapet Elder Research har denne høsten jobbet med å utvikle programvare for tilstandsovervåking og prediktivt vedlikehold og er snart ferdige.

01/2020 Etter planen skal pilotprosjektet være ferdig implementert på agg. 1 i Tonstad kraftverk i løpet av februar 2021. Deretter vil man teste og evaluere det nye systemet i løpet av våren samme år. Dersom det gir resultater som forventet vil man fortsette med full implementering i Tonstad kraftverk, og deretter de øvrige kraftverkene. Full implementering på alle kraftverk forventes å kunne ta opptil 3-4 år.

Foreløpige resultater er lovende Det er utført noen tester av systemet på historiske data. Systemet er testet på feilhendelsen lagerhavari på agAnalyse av bærelagertemperatur høsten 2019 til våren 2020. Grafen over viser temperaturforandring i bærelageret under oppstart av aggregat 5. Den stiplede linjen viser temperaturforandringen da man fikk bærelagerhavari. Den oransje linjen er sannsynlighetsfordelingen for temperaturforandring basert på måledata, og man ser at normalt har man en temperaturforandring på rundt 6 grader. Da feilen oppstod var temperaturforskjellen på over 12 grader, altså over dobbelt så stor som normalt. Ved hjelp av de nye analyseverktøyene vil det også bli mulig å selv finne årsaker til havariet uten bruk av eksterne konsulenter. Vi skal da ha tilstrekkelig med målegregat 5 i Tonstad kraftverk som inntraff våren 2020. Testen viser at man kunne oppdaget denne feilen opptil 4 måneder tidligere om man hadde hatt systemet i drift. Grafen under viser analyse av måledata fra temperatur på bærelageret. Tidsaksen (x-aksen) på grafen er antall start-stopp sykluser, som er den primære driveren for utvikling av feil. Man kan se en tydelig utvikling av en spiker som blir større og større, og den grønne stiplede linjen viser når lagerhavariet inntraff. Den første spikeren inn-

traff 4 måneder tidligere.

Analyse av bærelagertemperatur høsten 2019 til våren 2020.

data, og slipper å leie inn eksempelvis Norconsult til å gjøre kortvarige målinger for å utrede feil. For feilen på agg. 5 har det vist seg at man både hadde en lekkasje i oljetrykksavlastningen, og at varmeovner som skal holde temperatur i generatoren under stans for å unngå kaldstart, hadde feil innstilling. Samtidig hadde man nylig renset kjølerne, som medfører at man har større kjøleeffekt samtidig som oljetrykksavlastningen ikke fungerte som den skal. Til sammen gav dette grunnlag for utvikling av skade, spesielt ved kald start av aggregatet. Fremover skal vi kunne oppdage disse feilene før man får havari. Analyser fra slike hendelser vil også brukes til å finne forbedringer av vedlikeholdet som reduserer sannsynligheten for at tilsvarende kan skje.

Et annet eksempel på nytteverdien av det nye systemet er fra deteksjon av fase-til-fase feil på G2 i Solhom kraftverk. Det er installert sensorer for PD-måling på disse generatorene, som måler små elektriske utladninger under vanlig drift av aggregatet. I november 2018 utførte man en PD-måling på Solhom, som viste at den ene generatoren hadde svært høyt nivå av utladninger. Måleresultatene indikerte at man hadde en fase-til-fase feil på fase B i generatoren. Basert på statistikk fra leverandør av utstyret fant man at feilen ikke enda var kritisk og det ble besluttet at man kunne vente til neste planlagt stopp før man gjorde inspeksjon. Ved inspeksjon i januar 2019 fant man fase-til-fase feil på fase B, og et bilde av feilområdet er presentert under. Det ble gjort noen midlertidige tiltak for å forsinke feilutviklingen, og det ble vurdert at feilen ikke var nådd kritisk nivå og at man kunne fortsette drift og bestille GE til å utføre reparasjon ved planlagt stopp. Sommeren 2019 ble feilen utbedret.

Område med påstartet fase-til-fase feil på G2 i Solhom kraftverk januar 2019

Erfaringene fra Solhom viser at nye målinger kan detektere feil før disse rekker å utvikle seg til kritisk nivå. Dette medfører både at man unngår at feilene medfører havari og store kostnader, men også at man får tid til å planlegge gjennomføring av ytterligere tester, inspeksjon og utbedring på gunstige tidspunkt. Dette er et godt eksempel på hvordan vi ønsker at vedlikehold og tidligfase utbedring av påbegynnende feil vil utføres i fremtiden.

Konklusjon Sira-Kvina har kommet langt på utviklingen av vedlikehold 4.0. Systemet som vi utvikler har vakt interesse både hos nasjonale og internasjonale vannkraftselskaper. Det er faktisk mulig vi kan få noen små inntekter fra å kommersialisere dette som et produkt. Men, den primære motivasjonen for systemet er først og fremst å forsørge fremragende drift av Sira-Kvina sine vannkraftverk.