Байки наладчика 2.2 "Потому что четырех - не хватает!"
Вот прям сейчас, в полночь 1 октября, мы подводим итоги года опытной эксплуатации проекта, занявшего без малого два года.
А именно - сделанной мной системы управления чиллерами на фабрике. (На самом деле все уж подсчитали, час за год ничего не изменит)
Итоги выражены в самых что ни на есть натуральных единицах, именуемых "рубли РФ" и потраченных (точнее, сэкономленных) по сравнению с предыдущей системой, сделанной российскими строителями фабрики.
Цифра в рублях получилась - семизначная. Плюс-минус шестизначная.
Тут нужно отступить немного и вспомнить, с чего все начиналось. А начиналось все и весело, и грустно.
Три года назад, после нескольких лет работы фабрики, оказалось... что потребление всех видов энергии на "утилиты" (по-нашему, инженерку: отопление, освещение, холод, вентиляция и далее по списку) - составляет больше половины всего потребления. В то время как на аналогичной немецкой фабрике - меньше двадцати процентов.
Как так? Чтобы это выяснить - к нам был направлен независимый немецкий энергоаудит.
(а че, свои-то ничего не понимают, чего они скажут полезного? Все как обычно)
Ноябрь. Легкий морозец, первый снег укрывает землю. Я с немцами иду по территории, мимо гудящих и воющих больших холодильных машин.
- Сколько сейчас на улице?
Я тыкаю кнопки на панели ближайшего чиллера, в нем есть датчик уличной температуры.
- Минус восемь.
- Подача гликоля у вас минус полтора?
- Да.
- В помещениях от 18 до 24?
- Везде по разному, но в большинстве - так.
- Производственное оборудование сейчас стоИт?
(дело было в воскресенье, специально)
- Кроме подготовки. Остальное - стоИт, моется.
- Тогда скажите, зачем у вас в работе пять мегаваттных чиллеров?
Ну что я тут мог ответить?
- Потому что четырех - не хватает! Не справляются с нагрузкой.
Немец ничего не сказал. Поднял руку, потом опустил. Культурный попался.
То ли у виска хотел покрутить, то ли за голову схватиться...
После трех дней на фабрике немцы составили длиннющий, на полсотни листов, отчет: список замечаний и мероприятий по устранению. Нужно сказать, что многое из того мы и сами раньше писАли всем.
Но одно дело - какие-то там местные эксплуатационщики, другое - независимый немецкий аудит.
Из отчета следовало, что самым разумным будет выпилить в чермет все утилиты оптом и делать их заново.
Но поскольку это уж совсем нереально - приходится постепенно разгребать все, что есть.
С тех пор я успел перепрограммировать лично, "в одну каску" примерно 75% всех "утилит". Об одном из кусочков этой работы, к которому уже пришло время считать результаты, я и расскажу сегодня.
Сперва чуток пояснений по расчетам.
Почему сумма плюс-минус? Чтобы было точно - нужно строго воспроизвести все-все-все, начиная от погоды на улице и графика работы линий, до меню в столовой. За год. Что-то можно скорректировать, используя архивы MES и WinCC, но не все и не идеально. Посему получается не одна цифра, а некий доверительный интервал (см. теорию вероятности)
Почему за год? Четыре сезона, однако. Сравнивать лето с зимой - глупо.
Почему 1 октября? Потому что возиться в холодоцентре сейчас лучше всего. Летом любая остановка гдаже одной-двух машин критична, а зимой потребность в холоде маловата для качественной наладки.
На чем же вообще можно сэкономить электричество при работе с чиллерами?
Все дело в физике. Чиллер - не лампочка. Потребление электроэнергии им вовсе не линейно пропорционально холодопроизводительности. Причем все чиллеры разные, а у нас их 9 штук трех совершенно разных типов, суммарной холодопроизводительностью чуть меньше 10 МВт.
(дальше все очень грубо и упрощенно, потому что если с математикой и экспериментами - это диссертация получится, а не пост в ЖЖ).
У любой холодильной машины есть оптимальная холодопроизводительность. При которой расход электричества на "единицу холода" минимальный. Меньше - хуже, и больше - хуже. У Carrier XA это 75% от максимальной; у Trane - 100% (но максималка у него 110%) и так далее.
Поэтому 3 машины по 50% - это не равно 2 машины по 75%, а намного хуже.
Контроллер должен все это учитывать, и не "на пальцах", а в цифрах, где полученных от производителя чиллеров, а где и снятых экспериментально.
Дальше.
Чиллера, предназначенные для кондиционирования помещений - выходят на режим долго, десятки минут. И останавливаются штатно - долго. Поскольку нагрузка их зависит прежде всего от температуры на улице - это не критично.
Чиллера, работающие с промышленным оборудованием - разгоняются и встают куда быстрее.
Изначально в проекте, сделанном бельгийской конторой, все было по уму. Часть машин - на кондиционирование, одного типа. Часть - на производство, другого. И два отдельных контура гликолевых.
Что сделали подрядчики-строители-пусконаладчики фиговы? Сэкономили на трубах и воткнули все чиллера В ОДИН КОНТУР.
Больше того, они сумели убедить ген.подрядчика (русского, на бельгийцах сэкономили) что хватит и семи машин.
Как только в цеху разместили все запланированное оборудование - разумеется, оказалось, что не хватает. Подрядчиков к этому времени (прошло 6 лет уже) - и след простыл. Куда делось бабло сэкономленное - история умалчивает.
Пришлось доставлять еще две... совершенно другого типа и производителя.
Результат: лебедь, рак и щука.
Чтобы навести порядок - пришлось изрядно потрудиться над алгоритмом. Получилась система уравнений, когда, что и сколько включать. Часть чиллеров согласно их свойствам несет базовую нагрузку, часть покрывает пиковую нагрузку... в общем, все очень сложно, но работает хорошо.
Дальше.
В группе из нескольких машин делается выравнивание наработки. Самое простое - каждые ХХ часов одну машину отключать, другую включать. Но чиллер - не лампочка и не насос! Включается-выключается долго. А тут мы сами их дергаем... и жжем без дела электричество. Естественно, я это дело выкинул.
Мне тут же стали перечить - как же у тебя наработка выравняется? А на больших наработках - куда ей деваться? Вот завтра утром и покажу-докажу. За год наибольшая разница наработки составила аж целых 8 часов.
Дальше. Потребление холода на производстве весьма неравномерное. Как в понедельник утром фабрика заводится - нужно все захолаживать, температура гликоля подскакивает, включаются все машины одна за другой... а пока включаются - потребность уже снизилась и пора их выключать. А счетчик электрический крутится...
Как быть? Включить столько машин, сколько нужно, и заранее за определенное время. Как узнать, сколько и когда? Вручную? Это не наш метод.
Наш метод - вытащить данные из планировщика SAP через Excel в WinCC и далее в контроллер и чиллера, предварительно собрав за несколько десятков пусков статистику "кому сколько холода при пуске нужно и в какое время года" и прописав ее в контроллер.
Дальше... каждый чиллер содержит в себе от 2 до 4 контуров (причем разной производительности!) и свой каскадный контроллер, со своими тараканами. Какой-то контур может быть неисправен, и это не повод вырубать весь чиллер.
Наша математическая модель объекта управления должна все это учитывать.
Дальше... пожалуй, хватит. А то уже монография научная получается. Там этих "дальше" еще штук пять.
Напоследок - сущие пустяки: контроль давлений, температур, работы насосов, дренаж и подпитка гликоля, автоматический ввод резерва, панель управления и экраны в WinCC и веб-навигаторе, логи аварий, архивы параметров...
А уж аппаратная реализация...
Вот, есть у вас машина с интерфейсом Modbus по RS485. Нужно подцепить к контроллеру Siemens S7-300. Казалось бы, думать не о чем: бери соответствующий коммуникационный процессор, втыкай в него шнурок, настраивай - готово.
Щаз....
Подрядчики наняли субподрядчика. Который сделал им конвертор Modbus-Profibus.
Ладно, раз уж так хочется - купи конвертор, стандартная штука, много кто делает.
Щаз...
Субподрядчики взяли контроллер Шнайдер. К нему - интерфейсы Modbus и Profibus. Воткнули его в отдельный щит, со своим блоком питания и прочая. И сами решили все это запрограммировать.
(молчу уже о том, что вся фабрика сделана на Сименсе, и контроллер Шнайдер тот - единственный. Под него, естественно, нет ни софта, ни шнурка - ничего. Субподрядчик не оставил тоже ничего, даже исходников).
Ладно, пусть будет так, лишь бы работало.
Щаз...
При программровании накосячили. Часть параметров с чиллера не читается, часть перепутаны, а управление по шине вообще не работает.
В итоге кинули отдельные кабели (метров по 200) и сделали управление чиллером "сухими контактами", для чего добавили к контроллеру модуль дискретных выходов и кучу релюшек (и естественно, не подрисовали их в схеме). И не стали выводить параметры чиллеров ни на панель, ни в СКАДу - никуда. Концы - в воду.
Ну че, отсутствие мозгов стОит дорого. Тыщ пять евриков выбросили на ветер, не меньше.
И мне работу ненужную создали - все это демонтировать.
Когда я слышу слово "импортозамещение" - я не знаю, смеяться или плакать...
Да, помните, две машины купили позже и другие. И у них не Modbus. У них LON. Готового модуля для связи по LON у Сименса трехсотого нету. Конвертор интерфейса есть, но не тот который нужно - и настраиваться "одной кнопочкой" (кто в курсе про LON - тот поймет) он не желает... а ведь его российский дилер чиллеров всем рекомендует...
Эх... стыковать нестыкуемое и впихивать невпихуемое - мое любимое занятие, ага.
Окей. Математика сделана, алгоритм готов, а само программирование в таких задачах - вообще нечто вспомогательно-незаметное. Теперь нужно все это настроить. Для того - пишем в логи WinCC кучу параметров. Потом анализируем. Некоторые данные приходится выяснять у американского производителя чиллеров путем долгих переписок и видеоконференций. Некоторые - набирать статистически за длительное время. Посему, хотя "чистого времени" понадобилось дней шесть от силы - проект в целом занял почти полтора года. И год на испытания.
А результат? А результат выражается экономией семизначной суммы в рублях за год. Каждый год.
При нулевых инвестициях (точнее, отрицательных! Один щит с контроллером я выбросил и, теоретически, можно кому-нибудь продать).
Только матмодель, алгоритм и программа поменялись.
Финал, как и начало - и смешной, и грустный.
Думаете, сколько из этих миллионов перепадет мне?
А нисколько.
0 руб. 0 коп. Прописью: ноль рублей ноль копеек.
Почему? Потому что это вообще не моя работа. Я работаю в эксплуатации, и моя работа должна выглядеть как-то так:
"Замечание: не едет конвейер P01W07-161M2, на панели - остановка по затору, хотя продукта нет. Причина: во время мойки свернули датчик 334BFC5 и он не попадал на зеркало. Действие: поправили и закрепили. Время простоя: 4 минуты". И все.
Больше того, моя самодеятельность прямо противоречит корпоративной политике. В которой сказано, что все инновации-модернизации должны делать подрядчики.
Мне положены оклад, ночные, переработки если были, и все.
А я бы, будь директором, отечественных подрядчиков вообще к фабрике не подпускал на пушечный выстрел. За несколько лет и несколько десятков разных контор - НИ ОДНА не смогла хорошо сделать свою работу. За всеми приходится доделывать и переделывать. Немцы и прочие бельгийцы - к тем обычно вопросов нет (исключения есть, но единичные); однако ж по случаю кризиса, падения курса и экономии их теперь не зовут.
PS Наверно, уже хотите спросить: а как же фри-кулинг? (охлаждение бесплатным зимним холодом)
А нету никакого фри-кулинга! В проекте бельгийском был, но строители расейские сэкономили.
Типа, нафига это тут, оно и без него будет работать.
(с)fixik-papus