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Histórias de Sucesso

segunda-feira, 14 de janeiro de 2008

Aumentando o Rendimento da RRB Sugar Mills Ltd

A InduSoft ajuda a melhorar a qualidade do moinho de açucar indiano

 

India is discovering that with the high price of crude oil, cane sugar is rapidly becoming a   valuable commodity in the form of energy-rich ethanol.
  • Usando o InduSoft Web Studio, os parâmetros em cada etapa do processo são monitorados para garantir a qualidade.

  • Os próprios engenheiros e operadores da RRB Sugar Mills podem facilmente fazer ajustes no sistema diminuindo  a necessidade de suporte.

  • Com o InduSoft Web Studio, a RRB Sugar Mills pode facilmente avaliar a eficiência do sistema, reduzindo o custo de geração por unidade.


Introdução

RRB Sugar Mills Ltd. é um dos maiores produtores de açúcar da Índia, com uma capacidade de esmagamento de cana de 400 toneladas de cana por dia (TCD). Enquanto a maioria das indústrias dependem de fontes de energia externas para abastecer seu funcionamento, os fabricantes de açúcar podem produzir sua própria energia em um processo chamado de cogeração. Como parte do processo de produção de açúcar de cana de açúcar, subprodutos, tais como bagaço - uma fibra restante do esmagamento e processo de extração -  pode ser utilizado como um combustível ecológico para geração de energia. O bagaço pode ser incinerado para alimentar a fornalha da caldeira, o que pode ser usado para produzir energia elétrica. A potência produzida pelo forno pode ser utilizada na produção de mais açúcar, um ganho líquido de energia positiva.

Historicamente, as usinas de açúcar na Índia foram autorizadas a produzir apenas a energia que precisavam para suas próprias operações. Empresas produtoras de açúcar na Índia, portanto, adotaram a prática de instalação de caldeiras e turbinas de baixo custo, que também por outra parte são notoriamente ineficientes. Elas normalmente iriam operar apenas durante a temporada de açúcar, portanto, por que investir dinheiro em um sistema caro, eficiente, quando há muito pouca oportunidade para o retorno do investimento?

Em meados de 1990, porém, o Ministério Indiano de Energia começou a permitir as empresas a gerar energia excedente. A energia poderia ser exportada para o conselho de eletricidade ou para outros fabricantes, que por sua vez, subsidiam os custos de produção, promovem a concorrência, e geram eletricidade mais abundantes para todos.

Quando a exportação de energia foi permitida, muitas plantas, incluindo usinas de açúcar RRB, começaram a procurar formas de aumentar a eficiência de suas usinas de energia. Na sua instalação de Wategaon, na  Índia, a RRB instalou turbo alternadores de contrapressão em duas caldeiras de alta pressão, um gerador de turbina e um gerador de turbina de contrapressão.

Isto exigiu um novo sistema de controle, e o InduSoft Web Studio foi escolhido como o sistema IHM/SCADA que garantiria uma planta eficiente. Embora o sistema ter sido instalado inicialmente apenas para controlar as caldeiras, ele funcionou tão bem que a RRB expandiu também para fazer o controle de  todos os processos da fabricação do açúcar e de águas residuais.

 

Top: The main control screen is simple and intuitive. The application learning curve for   operators and engineers is measured in hours rather than days or weeks.  Bottom: With a single glance an operator can assess the entire boiler system—a vital safety   consideration.

Figura superior: A tela principal de controle é simples e intuitiva. A curva de aprendizado da aplicação para operadores e engenheiros é medida em horas, ao invés de dias ou semanas.


Figura inferior: Com um único clique o operador pode acessar todo o sistema da caldeira, uma consideração vital de segurança.

 


O Desafio

Os gerentes de projeto da RRB sabiam que precisavam de um Integrador de Sistemas para desenvolver e implementar o sistema de automação e controle, então eles escolheram a Control and Solutions India Limited (CSIL). A CSIL foi escolhida porque eles se especializavam em sistemas de automação e controle para as Indústrias de Processo, Automação Predial, e Automação de Subestações. Depois de analisar o sistema de cogeração existente, a CSIL forneceu a RRB várias opções para um sistema centralizado que atendesse suas necessidades. Em última análise, a RRB selecionou o InduSoft Web Studio com os controladores da Honeywell.

O controle da caldeira tem várias funcionalidades úteis que fizeram o processo muito mais intuitivo. Por exemplo, lê-se os parâmetros do processo de caldeiras de sensores primários e instrumentos secundários, o que ajuda a RRB a controlar os pontos críticos do processo. O sistema também controla desvios de limiar e ativa alarmes se os limites forem violados. O registro de dados históricos foi implementado no sistema e um recurso de navegação fornece acesso aos registros históricos completos de toda operação.

Projetado para sistemas Microsoft Windows, o InduSoft Web Studio usa tecnologias abertas para se conectar ao monitoramento e controle de hardware e aplicativos de software de terceiros. Controladores PID da Honeywell são baseados em tecnologia aberta e foram facilmente colocados em rede juntamente com o sistema InduSoft. Para monitorar a temperatura da caldeira, escaneadoras de temperatura foram facilmente integradas ao sistema InduSoft através de um dispositivo Modbus de comunicação. A aplicação coleta dados de temperatura destas escaneadoras, revela os valores de temperatura em telas gráficas, e registra os dados onde eles podem ser usados para gerar gráficos.

Engenheiros da CSIL e da RRB desenvolveram as aplicações IHM/SCADA, que incluíam algorítmos de controle, alarme e sistemas de relatórios e funções de registro de dados. Este sistema de gerenciamento de desempenho completo foi desenvolvido e implementado usando o menu baseado na aplicação do InduSoft Web Studio. O sistema InduSoft apresenta dados em tempo real das caldeiras e turbinas para a lógica de análise, e em seguida, carrega apropriadas alterações de fixação de ponto aos controladores PID.

 

The alarm history is available with the touch of a button, and as each alarm is acknowledged the   notification is changed from Red to Green.
O histórico de alarme está disponível com o toque de um botão.


Automatização da Produção de Açúcar

Depois que o sistema de controle de geração foi atualizado, a CSIL e a RRB voltaram sua atenção para automatizar o processo de produção de açúcar com InduSoft Web Studio. Na indústria de açúcar, a utilização da capacidade é conceitualmente diferente do que a maioria das indústrias. Ela depende de três fatores cruciais:

  • A taxa de TCD
  • A taxa de recuperação, o que depende principalmente da qualidade da cana
  • A duração da temporada de moagem.

A tonelagem de produção é uma função da capacidade da planta e variáveis reguladas pelos outros dois fatores (qualidade da cana e temporada de moagem), os quais são dependentes da localização da planta. A qualidade da cana está fora do controle da fábrica, porque a cana não é normalmente transportada a grandes distâncias. Plantas de produção devem, portanto, confiar nas culturas de cana locais, cuja qualidade depende dos padrões de clima e tempo, bem como do solo e geografia.

Da mesma forma, a duração da temporada de esmagamento depende também de locais climáticos. O sul da Índia, que tem um clima tropical, tem a mais longa temporada de esmagamento e as plantações na região tendem a produzir a maior tonelagem.

Durante o processo de refinação, o açúcar natural armazenado na haste da cana é separado do resto do material da planta que move através das fases de produção sequênciais:

  1. A cana é prensada para extrair o suco.
  2. O sumo é fervido até que comece a engrossar e o açúcar comece a cristalizar.
  3. Os cristais são movidos para uma centrífuga para remover o xarope, produzindo açúcar bruto.
  4. O açúcar bruto é então enviado para uma refinaria onde é lavado e filtrado para remover o restante dos ingredientes.

Como você pode imaginar, o equipamento que realiza cada etapa do processo é muito complexo e a monitorização cuidadosa é necessária para garantir tanto um processo eficiente e um ambiente de trabalho seguro.

Primeiro, um sistema complexo que compreende uma caldeira, um desgasificador, e um redutor de pressão e um posto de super aquecimento (PRDS) é empregado. A planta também contém uma caldeiraria que contém um moinho, tacho, e cristalizadores. Finalmente, um sistema de distribuição de vapor e um sistema de águas residuais são empregues para distribuir vapor e avaliar a condensação.

Usando o InduSoft Web Studio, os parâmetros em cada etapa do processo são monitorados para garantir a qualidade do açúcar cru, para manter a cogeração eficiente de energia e, sobretudo, para garantir a segurança da equipe.

 

Operators can monitor the syrup levels as they are pumped from the main tank through the staging   pans, ensuring an even flow with no gaps.

Os operadores podem monitorar os níveis dos líquidos enquanto eles são bombeados do tanque principal através dos tachos de teste, garantindo um fluxo constante sem lacunas.

Resultados

Além dos ganhos de produção e qualidade que eles alcançam, os engenheiros e operadores da RRB foram rapidamente treinados no novo sistema. Eles próprios podem facilmente fazer ajustes no sistema, por isso há pouca necessidade de suporte em campo. Todos os sistemas enviam informações para a sala de controle principal, onde relatórios MES são gerados a cada hora e enviados para o servidor do escritório central.  Estes relatórios podem ser então acessados pelo gabinete executivo e controle de qualidade.

Com InduSoft Web Studio, soluções baseadas em execução em ambos os sistemas de caldeiras, os processos de fabricação do açúcar e do sistema de águas residuais, os moinhos de açúcar RRB podem facilmente avaliar a eficiência global do sistema. No sistema de cogeração, a eficiência melhorada reduz o custo de geração por unidade. Além disso, porque o sistema é menos volátil, a caldeira dispendiosa e a turbina são menos sujeitas a desgastes.

Os módulos de hardware do sistema também continuam a executar de forma confiável. As chamadas de serviço foram substancialmente reduzidas e peças caras de reposição raramente são necessárias. A redução global das despesas de manutenção é dramática.

No final do dia, a RRB foi capaz de obter uma vantagem competitiva através da automatização de seu funcionamento utilizando umasolução baseada no InduSoft Web Studio. Redução de custos e maior produtividade, um subproduto natural deste tipo de alta tecnologia de automação, garante uma super conquista: mais açúcar abundante para o consumo local e para exportação, um benefício econômico para a população local, e mais energia abundante acessível para a região - uma combinação que é difícil de vencer.

 


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