Voimalaitoksen polttoainesiilojen ruuvien kunnonvalvontamittaukset langattomilla kiihtyvyysantureilla

Abstract

Kiinteää polttoainetta käyttävissä voimalaitoksissa polttoaineen siirtoon ja varastointiin käytettävät koneet ja laitteet ovat kriittisiä, koska vikaantuessaan ne estävät koko laitoksen normaalin toiminnan. Polttoainetta varastoidaan siiloihin, joista sitä puretaan ruuveilla kuljettimille kattilaan syöttämistä varten. Siilojen purkuruuvien laitteistot ovat jatkuvassa pyörivässä liikkeessä.

Voimalaitosten koneiden ja laitteiden toimintaa ja kuntoa valvotaan kunnonvalvontamittauksilla, joista värähtelymittaus on yleisimmin käytetty menetelmä. Polttoainesiilojen purkuruuvien värähtelymittauksia ei ole ollut mahdollista suorittaa aiemmin, koska laitteita ei ole voitu anturoida kiinteillä kaapeleilla.

Tässä diplomityössä suunniteltiin ja toteutettiin polttoainesiilojen purkuruuvien värähtelymittaukset langattomilla kiihtyvyysantureilla, jotka liitettiin osaksi olemassa olevaa kunnonvalvontajärjestelmää. Työn suunnitteluvaihe käsitti mittauskohteiden määrittelyn, langattoman verkon toiminnan ja tietoturvan suunnittelun, järjestelmän ja sovellusten suunnittelun sekä laboratoriotestauksen. Toteutusvaihe käsitti järjestelmän ja antureiden asennukset ja käyttöönoton voimalaitoksella sekä yli vuoden kestävän seurantavaiheen, jonka aikana kerättiin tietoa langattomien kiihtyvyysantureiden soveltuvuudesta kunnonvalvontaan, langattoman verkon toiminnasta teollisuusympäristössä sekä antureiden akkujen kestosta.

Voimalaitoksen purkuruuvien värähtelymittaukset saatiin toimimaan luotettavasti ja tietoturvallisesti. Lisäksi työ tuotti runsaasti käyttöympäristöön liittyvää kokemusta, jonka perusteella langattoman verkon tietoturvaa parannettiin, anturiohjelmistoon ja mittaussovelluksiin tehtiin useita käytettävyyttä parantavia muutoksia, käynnistettiin akkujen lataustaitteen tuotteistusprojekti sekä laadittiin antureiden asennukseen liittyvää ohjeistusta antureiden käytönaikaisten vaurioiden minimoimiseksi.

In power plants that use solid fuel, the machines and equipment used for fuel transfer and storage are critical, because in the event of a failure, it prevent the normal operation of the entire plant. Fuel is stored in silos, it is unloaded by screws onto conveyors for feeding to the boiler. The silo unloading screw equipment is in continuous rotating motion.

The operation and condition of power plants’ machines and equipment are monitored with condition monitoring measurements, vibration measurement is the most commonly used method. It is not possible to measure the vibration of the fuel unloading screw easily, because the sensors are not possible installed with fixed cables.

In this diploma thesis, the vibration measurements of fuel silo unloading screws were planned and implemented with wireless acceleration sensors, which were connected as part of the existing condition monitoring system. The planning phase of the work included the definition of measurement targets, wireless network operation and data security planning, system and application planning, and laboratory testing. The implementation phase included the installation and commissioning of the system and sensors at the power plant, as well as a monitoring phase lasting more than a year, during which information was collected on the suitability of wireless acceleration sensors for condition monitoring, the functioning of the wireless network in an industrial environment, and the duration of the sensors’ batteries.

The vibration measurements of the power plant’s unloading screws were made to work reliably and securely. In addition, the work produced experience related to the operating environment, on the basis of which the information security of the wireless network was improved, the sensor software and measurement applications were improved in several usability improvements, an instruction regarding the use of the battery charging fold was launched, and an instruction was drawn up to minimize damage to the installation of the sensors.