System wykrywania i diagnostyki błędów (Fault Detection and Diagnostics – FDD), wykorzystując dostępne informacje o sprzęcie, wykrywa w czasie rzeczywistym występowanie problemów eksploatacyjnych. Umożliwia to operatorom naprawienie błędu i w konsekwencji również zmniejszenie całkowitego zużycia energii w obiekcie.
Kluczem do zmniejszenia zużycia energii jest określenie, kiedy sprzęt zużywający energię nie pracuje z maksymalną wydajnością. System wykrywania i diagnostyki błędów (FDD) identyfikuje awarie sprzętu i nieefektywność zużycia energii, dostarczając informacji o możliwych przyczynach usterek. Dzięki tym informacjom pracownicy działu utrzymania ruchu mogą zaplanować działania serwisowe i korygujące, mające na celu przywrócenie właściwych parametrów pracy urządzeń i znamionowych poziomów zużycia energii przez sprzęt.
System zarządzania energią sam z siebie nie zmniejszy jej zużycia – może to nastąpić jedynie dzięki efektywnemu wdrożeniu działań naprawczych w zakresie problemu zidentyfikowanego przez system FDD. W wielu większych obiektach wiąże się to ponadto z zastosowaniem skutecznego zarządzania zmianą. Spowodowane jest to naturalną tendencją operatorów do powrotu do tradycyjnego sposobu obsługiwania sprzętu, z pominięciem informacji dostarczanych przez inteligentny system.
Typowe problemy identyfikowane przez system FDD
Istnieje wiele problemów, które mogą powodować nadmierne, nietypowe zużycie energii bez widocznego i jednoznacznego problemu, np. mechanicznego. Przykładowo niektóre silniki wentylatorów lub silniki pomp są wyposażone w przełączniki wyboru trybu pracy (automatyczny/ręczny). W trybie automatycznym silnik będzie reagował na polecenia z systemu sterowania. W trybie ręcznym silnik będzie pracował w sposób ciągły – 24 godziny na dobę przez 7 dni w tygodniu, 365 dni w roku. Równa się to ok. 20–25 kWh dziennie (dla wydajności silnika ok. 70–80%) lub ok. 500 dolarom rocznych kosztów eksploatacyjnych przy cenie 0,08 dolara za 1 kWh dla silnika o mocy 1 HP (0,75 kW).
Bardzo łatwo jest przełączyć silnik na pracę w trybie ręcznym i o tym zapomnieć. Dobry system FDD wykryje status operacyjny w czasie rzeczywistym w odniesieniu do wszystkich silników w obiekcie i określi, czy pracują one prawidłowo, czy też pozostają w stanie nienaturalnym, np. w trybie pracy ciągłej.
System FDD wykorzystuje odpowiednią zasadę do wykrywania nieprawidłowego ustawienia: po zakończeniu zmiany, jeśli silnik pracuje w sposób ciągły dłużej niż 15 minut, stan taki identyfikowany jest jako błąd. Zostaje on zapisany w tabeli sumarycznej błędów i udostępniony na wyświetlaczu dla działu utrzymania ruchu, który wdraża działania naprawcze.
Kolejnym potencjalnym problemem jest zbyt duża liczba cykli, tzn. zbyt częste uruchamianie się i zatrzymywanie silnika w określonym przedziale czasowym, np. w ciągu jednego dnia. Może być to spowodowane nieprawidłowymi zadanymi nastawami, niewłaściwą pracą czujników lub nieprawidłowymi ustawieniami parametrów sterowania, np. histerezy dla zadanej wartości. Takie działanie może mieć negatywny wpływ na sprzęt w kilku aspektach: skrócenie żywotności wskutek nadmiernej liczby cykli, zwiększone zużycie energii, w szczególności wyższe zużycie przy uruchomieniu oraz brak pracy w trybie stałym, co może obniżać ogólną efektywność energetyczną. System FDD wykrywa tego rodzaju problemy poprzez ciągłe monitorowanie ilości uruchomień sprzętu w przedziale czasowym 24 godzin.
Innym powszechnym problemem, który może oddziaływać na wentylatory i pompy, jest niewydajna praca, zwłaszcza w porównaniu ze specyfikacjami projektowymi. Wszystkie wentylatory i pompy mają krzywą operacyjną oraz wykres, określające ich przewidywaną wydajność (na przykład parametry powietrza wylotowego i częstotliwości przepływu pompy).
Dobry system FDD dysponuje bazą danych z określonymi informacjami odnośnie każdego wentylatora i pompy, na podstawie której jest w stanie ocenić wydajność rzeczywistą w porównaniu z wydajnością oczekiwaną. Błąd w tym zakresie może wskazywać na wiele problemów, np. zatkane lub częściowo zablokowane filtry, nadmierne zużycie wirnika pompy, nieprawidłowe ustawienia zaworów i przepustnicy itp.
Dodatkowe korzyści dla użytkownika
Oprócz wykrywania błędów eksploatacyjnych system FDD przynosi użytkownikowi dodatkowe korzyści:
➡ błędy są rejestrowane i grupowane w tabeli w odniesieniu do każdego elementu wyposażenia;
➡ błędy są zapisywane w bazie danych i dostępne dla analizy historycznej. Na przykład można dokonać podglądu wykresu liczby błędów, które wystąpiły w ciągu jednego dnia w odniesieniu do każdego elementu wyposażenia;
➡ dla każdego błędu można obliczyć koszt braku jego korekty. Może to być wykorzystane do planowania harmonogramów prac w taki sposób, by wyeliminować w pierwszej kolejności błąd obciążony największymi kosztami, a także przedstawienia technikowi przewidywanej przyczyny błędu, co pozwala na podjęcie skuteczniejszych działań naprawczych. Poświęcając mniej czasu na diagnozowanie, a więcej na działania naprawcze, personel utrzymania ruchu również pracuje bardziej wydajnie;
➡ dobry system FDD można z łatwością zaadaptować i zmodyfikować w celu dopasowania do faktycznie używanego sprzętu oraz wiedzy operacyjnej dla każdego obiektu. Można go również łatwo modyfikować w razie wystąpienia nowych sytuacji lub niespodziewanych zdarzeń operacyjnych, co umożliwia ciągły rozwój tego systemu;
➡ dobry system FDD nie wymaga wymiany żadnych istniejących urządzeń lub systemów – zaprojektowany jest do współpracy z niemal wszystkimi typami protokołów i interfejsów komunikacyjnych na każdej platformie sprzętowej.
Podsumowanie
FDD jest sprawdzoną technologią stosowaną w systemach automatyki budynkowej (Building Automation Systems – BAS). Istnieją udokumentowane przykłady zmniejszenia zużycia energii w budynku o ok. 15% w wyniku efektywnej analizy danych dostarczonych przez system FDD. Takie systemy wdrożono bez wprowadzania jakichkolwiek zmian w zakresie istniejących systemów sterowania – wykorzystują one punkty danych już istniejące w działającym systemie sterowania.
Paul Carter jest menedżerem produktu w firmie Cross Company.
