IoT-implementatie vaart in windkracht

Windparken in de Noordzee voeren een aantal opvallende gevechten, en ze gaan niet over het zeeleven. Ze begonnen met de afbraak van Duitslands grootste turbinelagerstructuren na 15 weken; voorspellend onderhoud was gepland voor de structuur om 15 maanden te duren. Het resultaat was een rampzalige onderhoudsrekening en een re-engineering van de gigantische bladen die de boosdoener lijken te zijn:ze schudden de turbine letterlijk dood, zegt Joseph Zulick van MRO Electric and Supply .

Een structuur in de Noordzee verloor dit jaar zijn hoofdturbinebehuizing, waardoor ingenieurs moesten vaststellen dat alle 206 eenheden van deze omvang in de zee mogelijk moeten worden onderzocht en opnieuw moeten worden gemonteerd. De Noordzee is het meest gewelddadige wind- en stromingsgebied waar gigantische turbineparken in de problemen komen, maar ook andere regio's kampen met onderhoudsproblemen. (Zie ook)

De rol van voorspellend onderhoud in ontwerptechniek voor deze reuzen springt op de ladder van belang telkens wanneer een klant megawatt toevoegt aan het algehele landbouwschema. Het monitoren van windschering, temperatuur in de zee/lucht, windsnelheid, koppel en trillingen zijn nu nog maar het topje van de ijsberg. Elk ontwerp moet onmiddellijke en vroege waarschuwingen bevatten over lagertemperatuur, integriteit van de behuizing en bedrading, zowel boven als onder de waterlijn.

Bouw het in

In een artikel (1) over beter verbonden onderhoud legt de auteur het belang uit van redundante systemen in industriële netwerken die zijn verbonden met de meest afgelegen constructies, zoals turbines in de Noordzee. Elke ontwerper moet vroegtijdige waarschuwing, beveiliging en reacties zoals uitschakelingen/afsluitingen combineren in nieuwe turbineontwerpen. Onderhoudsstrategieën zijn altijd ontworpen als routines. Deze routines moeten grondig worden geüpgraded, maar de agressievere benadering is om een ​​actief waarschuwingsapparaat toe te voegen.

De beste systemen combineren nu het vermogen om de prestaties te optimaliseren en onderhoudsbehoeften beter te voorspellen. Het systeem is snel en krachtig. "Het unieke vermogen van het platform om terabytes aan gegevens te analyseren met responstijden van minder dan een seconde, verbetert ons vermogen om aanzienlijke waarde te genereren uit onze IoT-toepassingen", aldus het artikel. Elke windturbine die in het kader van dit onderzoek in bedrijf is, heeft meer dan 150 sensoren die snelheid, weer, trillingen en versnelling (vertraging) controleren.

Een ander voorbeeld van hoogwaardige mogelijkheden is een systeem dat is ontworpen voor kwetsbaarheid bij extreme weersomstandigheden en dat niet alleen voorspellingsgegevens onmiddellijk analyseert, maar ook een failsafe-operatie start voordat een noodgeval toeslaat. IoT-ontwerpers die de meest betrouwbare informatieoverdracht nastreven, moeten zich realiseren dat zwaar weer verschillende communicatiesystemen kan uitschakelen; soms is een bedrade verbinding de enige manier. In dit geval kan een robuuste kabelverbinding die langs de hoofdtransmissiekabel loopt, wifi en satelliet tenietdoen.

Als een failsafe kan dit noodplan miscommunicatie tussen machines zoals afsluiters en verloopstukken verminderen of elimineren. Dit zou ook schade kunnen voorkomen aan machines die kwetsbaar zijn voor sterk veranderende wind.

Intelligente software

Het netwerk voor extreme omgevingen moet in beide richtingen werken. Het moet van de sensor of sonde naar de locatie van het noodbord zenden via een beveiligd mainframe. De resulterende beslissing over een shutdown moet via hetzelfde of een ander netwerk worden teruggestuurd. Net als bij ernstige weersveranderingen, kan de reactie op oververhitting of breuk een uitschakeling of vertraging zijn.

Bij elk incident geldt:hoe meer data er kan worden verzameld, hoe beter het netwerk kan ‘leren’ hoe het wel en niet moet. Machine learning dat begint met de veiligheid van de apparatuur als topprioriteit, zal zich aanpassen aan de omstandigheden.

Windparken zijn een uitstekend voorbeeld van aangesloten machines die zelfstandig kunnen opereren totdat er iets misgaat. Systemen voor machine learning kunnen de keuzes van operators helpen verfijnen, waardoor het niet meer nodig is om het systeem volledig uit te schakelen, of zelfs een enkele turbine uit te schakelen. Wanneer de leeraspecten van een netwerk worden gecombineerd met robuustere, redundante systemen, werken ze samen, waardoor leren sneller en efficiënter.

Een voorbeeld is de ontwikkeling door Siemens (2) ontwikkeling van SIMATIC-computing, dat het bedrijf "de kerncomponent van Totally Integrated Automation" noemt. Deze technologie brengt het turbinepark dichter bij automatische productie en, belangrijker nog, in de richting van zelfregulering voor veiligheidsdoeleinden.

Grootte maakt niet uit

De lessen die zijn getrokken uit tracking- en probleemoplossingssystemen die honderden kilometers verder in een woeste zee zijn opgesteld, zullen helpen bij het ontwerpen van veiligheid in kleinere turbineparken, op de schaal van stads- of gemeenschapsnetwerken. De meeste nutsbedrijven hebben plannen voor wind- en zonne-energie, maar maken zich nog steeds zorgen over de kosten, veiligheid en ondersteuning.

Ontwerpen voor de volgende generatie turbines zullen schaalbaar zijn, net zoals het park vandaag de dag schaalbaar is. Binnen een enkel turbinesysteem zit de mogelijkheid om machine learning en IoT te gebruiken om zichzelf op te schalen naar het meest efficiënte gebruik, inclusief zichzelf uitschakelen of automatisch de stroom naar een batterijlocatie sturen.

Er zijn veel voorbeelden van bedrijven die nu ontwerpen voor de toekomst. Landen die een paar jaar geleden minder bezorgd leken te zijn over de ontwikkeling van wind en zon, investeren nu fors. Een voorbeeld is Turkije, dat de afgelopen 11 jaar $ 12 miljard (€ 10,28 miljard) aan investeringen in windenergie heeft verzameld. (3) De geproduceerde output van het land in 2007 was 146 megawatt; vorig jaar genereerden de windparken 6.500 megawatt, aldus het rapport. In een industrie die in 11 jaar 50 keer is vermenigvuldigd, zullen onderhoud en betere monitoring essentieel zijn.

Turkije is verre van de enige die windenergie met een factor tien laat groeien. De onderling verbonden wereld draait op energie; de energie van de toekomst zal ook met elkaar verbonden zijn. Wind kan een heel groot deel van dat plaatje uitmaken als de hardwarefabrikanten kunnen garanderen dat ook aan de behoeften van de draadloze elektronische instrumenten wordt voldaan.

De auteur van deze blog is de schrijver en manager van Joseph Zulick bij MRO Electric and Supply