Datahantering, big data, framtiden för överföring av telemetri
Utvärdering av mätvärden
Data från alla Siemens kunder som önskar fjärrunderhåll lagras i Siemens gemensamma molntjänst CRSP (Common Remote Service Platform) där data från alla Siemens produkter kan mellanlagras säkert, medicinska- såväl som kraftprodukter.
Siemens experter kan bättre än någon annan tolka resultatet av mätningar på turbinerna. Det utnyttjas i tjänsten RDS (Remote Diagnostic Service). Denna hjälper Siemens att samla statistik om ång- och gasturbiner, kompressorer och generatorer, för att kunna hjälpa kunderna innan ett större fel inträffar, för att förbättra livslängden på olika komponenter, förbättra prestanda och i stort sett omvandla risken för ett stillestånd till preventivt underhåll. Det allra största och dyrbaraste problemet som alla vill undvika är ”forced outage”, fel som stänger av turbinen och kräver en reparation före omstart, och att hjälpa kunden att själv åtgärda fel i tid är bättre än att SIT ska behöva skicka ut en tekniker med flyg.
Data som dagligen samlas in från kundernas turbiner analyseras av datorer och experter vid något av Siemens fyra kontor i Europa. Om något ovanligt upptäcks, eller om en trend pekar på att något oroväckande är på gång, får kunden ett meddelande om vad och varför och eventuellt en reservdel tillsänd. Felsökning kan utföras i realtid eller i form av preventiva meddelanden.
Exempel: Vid undersökning av dygnsdata från en kund såg SIT att bypassventilerna, som leder luft runt i turbinen vid lägre last, stod och slog onödigt mycket. Diagrammet visar hur ventilen slagit +/– 12 procent i intervall på ett par minuter. Ändras en sådan ventils läge mer än 4 procent under en 40 sekunders period kommer turbinen att försättas i lågeffektläge. Kunden uppmanades att undersöka ventilen och dess drivdon, för att se att om det fanns felaktigheter.
Det här är big data på riktigt. Det rör sig om väldiga datamängder, när det kommer in 12 megabyte komprimerat data från var och en av de uppkopplade 130 kunderna per dygn, året runt. Varje anläggning levererar ungefär 300 analoga och 1200 digitala signaler. Det blir 4,3 terabyte packat eller cirka 4300 terabyte uppackat mätdata att gå igenom per år per kund, eller 570 terabyte packat data och 570000 terabyte uppackat data för hela kundbasen. Av detta skapar SIT 1660 undersökningsrapporter och 1500 periodiska rapporter per år, som resultat av cirka 500000 analyser. En turbin kan leva i 20–30 år, så fundera på mängderna insamlat data från bara en enda turbin och hur mycket det finns att gräva i bara man har rätt algoritm. Antalet försålda turbiner ökar dessutom snabbt.
Förstärkt verklighet
Siemens har börjat använda förstärkt verklighet (augmented reality) för att hjälpa reparatörer på fältet och får anses som föregångare på området, eftersom de hittat en nyttig och fungerande industritillämpning för AR. Experter hos SIT i Finspång kan hjälpa servicetekniker över hela världen försedda med AR-glasögon att göra korrekta ingripanden i turbiner i realtid. De kallar det för Remote Guidance.
Experten i Sverige kan se detsamma som en tekniker i exempelvis Tyskland ser och kan visa fakta överlagrade på teknikerns bild av verkligheten och på sätt snabba upp serviceåtgärder eller uppgraderingar och undvika fel. Med ett AR-system som utvecklats i Sverige kan expertens hand projiceras på serviceteknikerns synfält och experten kan peka och säga ”Fixa där”. Detta AR-system utvecklades från början för militärt bruk och för att hjälpa kirurger. Man har arbetat hårt med att reducera bandbredden och ordnat så att systemet kan köras över teknikerns mobiltelefon.
Framtiden: flygindustrin reagerar
Monterar man gasturbinen i ett flygplan kallas den för jetmotor. Det har använts i en hel massa år, utan att man kunnat få ned realtidsdata till marken. Istället har flygindustrin väldigt täta serviceintervaller, då planen måste stå overksamma i hangar. Det är dyrt, men nödvändigt. Ett haveri i luften är mycket dyrare. Det vore mycket bättre att transportera ned mätdata från flygflottans jetmotorer till marken i realtid, än att vänta tills planet landar, eller havererar och då försöka utröna vad felet var. De nya ”gröna” flygbränslena kommer också att kräva hårdare driftövervakning.
Olika källor beräknar att det finns mellan 17000 och 38000 två- och fyrmotoriga jetflygplan i världen (inklusive militärt) och därtill cirka 30000–40000 helikoptrar. En kraftturbin skapar cirka 12 megabyte mätdata per dygn, men på grund av att jetmotorn i ett flygfartyg måste övervakas hårdare räknar man med 25 MB/dygn. Grovt räknat blir det en högsta dataström på 3,8 terabyte per dygn, eller 44,5 MBps som all världens kommunikationssatelliter måste transportera från flygfartygen till jorden i realtid. Därefter tillkommer superdatorbehandling för att göra prognoser från mätdata, också i realtid. Men var lugn, det kommer att löna sig. Flygbiljetterna kommer att bli billigare.
Läs mer
Siemens Industrial Turbomachinery historik: http://sit-ab.leon.se/
Siemens gasturbiner, med massor av imponerande filmer: www.energy.siemens.com/hq/en/fossil-power-generation/gas-turbines/
Siemens gasturbiner uppvisar stora likheter med Volvos Reaktionsmotor 12 för Gripen: http://techworld.idg.se/2.2524/1.174315/reaktionsmotor-12---bade-vacker-och-stark
Flamsprutning: http://ytan.nu/project/flamsprutning-med-trad/#.Vxd9pzGnZzY
Detaljerad beskrivning av arbetet med att ta fram kiselkarbidkretsar för mätändamål: https://www.netl.doe.gov/File%20Library/Research/Coal/cross-cutting%20research/Final-Report-DE-FE0005666.pdf
Om kiselkarbid: http://techworld.idg.se/2.2524/1.563041/kretsar-som-tal-500-grader
Fundering
38 megawatt motsvarar cirka 52000 hästkrafter. Fundera på vad ett fordon på hjul med denna ineffekt skulle kunna prestera. Och hur mycket det skulle låta. SIT:s verkstäder i Finspång borde egentligen vara alla motorentusiasters Mecka att vallfärda till.
