Ferramenta de análise e diagnóstico aplicado a processos e ativos de automação na Vale Itabira

Transcrição

1 Ferramenta de análise e diagnóstico aplicado a processos e ativos de automação na Vale Itabira Paulo Henrique Vieira Soares 07/06/ Informação restritas

2 Agenda 1. Introdução 2. Beneficiamento de minério de ferro 3. Indicadores de processo 4. Infraestrutura de automação 5. Acompanhamento de ativos 6. Controle de processo 7. Monitoramento de válvulas de controle 8. Sistema elétrico Vale 9. Análise de eventos 2

3 Empregados da Vale em Itabira / MG Renato Stockler das Neves Filho / Agência Vale Somos a Vale Mineradora brasileira, presente nos cinco continentes Líder mundial na produção de minério de ferro, pelotas e níquel Também produzimos cobre, carvão, fertilizantes, manganês, ferroligas, cobalto e metais do grupo da platina Investimos em logística, siderurgia e energia 3

4 Quadrilátero Ferrífero (Sistemas Sudeste e Sul) PATRIMÔNIO HISTORICO CAPELA PIEDADE DA CAUÊ Minas Gerais MINAS DO MEIO CONCEIÇÃO ITABIRA ES N RJ BRUCUTU BELO HORIZONTE GONGO SOCO ÁGUA LIMPA NOVA LIMA JANGADA MAR AZUL APOLO KEY BRUMADINHO FEIJÃO CAPÃO XAVIER TAMANDUÁ CAP. DO MATO ABÓBORAS VARGEM GRANDE FAZENDÃO ALEGRIA Italic Font CAPS LOCK Formação Minério de Ferro Cidade/Município Minas/Projetos FÁBRICA ITABIRITO SAPECADO PICO GALINHEIRO TIMBOPEBA FÁBRICA NOVA OURO PRETO EFVM FCA MRS Estradas de Ferro CONGONHAS 4

5 5 Beneficiamento de minério de ferro

6 Fluxograma simplificado Usina de Conceição II (>1.200 tags) Processo à Seco Processo à Úmido Mina Britagem / Peneiramento Moagem / Classificação Deslamagem Perfuração, desmonte e transporte de ROM Cominuição do minério em partículas menores Cominuição e classificação do minério Separação minério dos ultrafinos (lamas) Filtragem Espessador Concentrado Flotação +50 Retirada de água do minério de ferro +30 Recuperação de água do minério concentrado +200 Concentração do minério de ferro Espessador Lamas Pátio Produto / Carregamento Água recuperada Barragem

7 Fluxograma PI ProcessBook 7

8 Indicadores de processo 1. Britagem primária. 2. Monitoramento das balanças. 3. Transbordos na última hora. 4. Acompanhamento das 3 linhas da moagem. 5. Ritmo de produção. 6. Qualidade. 7. Filtros em automático. 8. Níveis de água. 9. Espessador e flotação. 8

9 Análise de processo Referência para Baseline: 01/03 a 10/05/16 corrente. Média = 79A Desvio Padrão = 19A Média + 1 Desvio = 98A (verde) Média + 3 Desvio = 116A (amarelo) 9 Média = 11,2 Kgf/cm2 Desvio Padrão = 2,0 Kgf/cm2 Média + 1 Desvio = 13,2 Kgf/cm2 (verde) Média + 3 Desvio = 17,3 Kgf/cm2 (amarelo)

10 10 Infraestrutura de automação

11 Infraestrutura de automação 11

12 Análise e diagnóstico de ativos 12

13 Análise e diagnóstico de ativos Sala da automação 13

14 14 Controle de processo

15 Controle de processo Sistemas de Controle 4 SL LIT LIC USINA DE CONCENTRAÇÃO USINA DE CONCENTRAÇÃO FF 3 WIC BL Água processo LIC 1 FIT 2 LIC DIT LIT LIT MO Deslamagem M TQ TQ Descritivo 1. LIC = malha de controle PID de nível do tanque (%), cujo setpoint é definido pelo operador, manipulando a válvula de adição de água. 2. LIC = malha de Controle PID de nível do tanque (%), cujo setpoint é definido pelo operador, manipulando o % de velocidade da bomba. 3. Controle feedforward de nível de TQ para compensar variações da vazão da abertura da válvula de controle de nível no TQ. 5. LIC = malha de controle de nível de silo por meio da taxa do controle de taxa da balança BL O controle desenvolvido gera ações de controle mais suaves entre 35% a 60% de nível, evitando parada devido silo vazio ou transbordo do mesmo. 15

16 Análise e diagnóstico de ativos USINA DE CONCENTRAÇÃO USINA DE CONCENTRAÇÃO válvulas de controle

17 Análise e diagnóstico de ativos CX-1490CN-01 CX-1490CN-03 CX-1490CN ,0 11,0 USINA DE CONCENTRAÇÃO 0,0 USINA DE CONCENTRAÇÃO 100,0 11,2 150,0 150,0 0,0 100,0-0,9 100,0 9,3 50,0 50,0 50,0 0,0-50,0 0,0-50,0 0,0-50,0 CX-1490CN-02 CX-1490CN-04 CX-1490CN ,0 100,0 11,0 10,7 150,0 100,0 7,7 8,0 150,0 100,0 0,0 1,2 50,0 50,0 50,0 0,0-50,0 0,0-50,0 0,0-50,0 MO-1490CN-01 MO-1490CN-03 MO-1490CN ,0 100,0 90,6 0,0 150,0 100,0 5,9 5,5 150,0 100,0 10,7 12,4 50,0 50,0 50,0 0,0-50,0 0,0-50,0 0,0-50,0 17

18 18 Sistema elétrico

19 Sistema elétrico Vale USINA DE CONCENTRAÇÃO USINA DE CONCENTRAÇÃO 19

20 Sistema elétrico Vale USINA DE CONCENTRAÇÃO USINA DE CONCENTRAÇÃO 20

21 Sistema de Automação de Subestação Operação remota 13.8kV Estação de engenharia IEC OPC Server Parametrização Base única Proteção e Controle 21 Estação de trabalho

22 Sistema de Automação de Subestação Tensão Barra 01 - Subestação de 230kV (Itabira IV) Sistema Supervisório Usinas USINA DE CONCENTRAÇÃO USINA DE CONCENTRAÇÃO Subestações /09/ :10:00 3,83 horas /09/ :00: ABERTO ABERTO , Servidores 197 Aspecto e conectividade Usuários 784 IED s 22 IED 01 IED 02 IED 03

23 Equipamentos auxiliares de subestação PLC Supervisório de processo 04 PI ProcessBook 04 Rede TA Supervisório de elétrica Cabo elétrico (2 fios) Cabo de rede (Ethernet) 23

24 Monitoramento dos nobreak s Alarme de by-pass dos nobreak s Área de navegação Representação do equipamento Gráficos com as variáveis analógicas 24

25 Monitoramento dos SDAI s MONITORAMENTO 24/7 CENTRAL CIGA! SEGUNDA ETAPA 1-SUPERVISOR DA ELÉTRICA 2-ELÉTRICA CORRETIVA 3-SUPERVISOR DA OPERAÇÃO PI PROCESSBOOK SINAL DIGITAL (0 E 1) CECOM* VSMS! SINALIZAÇÃO DE ALARME DE INCÊNDIO! CABO ELÉTRICO (2 FIOS) CABO DE REDE (ETHERNET) 25 plc SDAI Sistema de Detecção e Alarme de Incêndio SUPERVISÓRIO DE PROCESSO (APENAS ALARME) OPC/BANCO DE DADOS

26 26 Análise de eventos

27 Tensão no barramento de 13.8kV Sistema elétrico Vale 1º Caso Evento de sobretensão Tensão - Subestação de 230kV (Itabira II) ,032 72,814 72,865 72,712 72,776 72, ,1 75, /09/ :00:00 6,00 horas 14/09/ :00:00 Causa Efeito Tensão de linha VAB ,8kV 14/09/16 08:00 14/09/16 11:54 14/09/16 15:20

28 Sistema elétrico Vale 2º Caso Evento de sobretensão :57 hs 75,6kV 75,4kV 71,356 71,101 71,193 71,018 71,117 71, ,1 75,9 Causa Efeito 60 14/09/ :00:00 6,00 horas 14/09/ :00:00 28

29 Sistema elétrico Vale 3º Caso Evento de sobretensão Tensão - Subestação de 230kV (Itabira IV) V :50 hs 02:02 hs No Data /04/ :00:00 2,50 horas 14/04/ :30:00 Reativo Barra 03 - Subestação de 230kV (Itabira IV) MVAr , Δ = 10,1MVAr MVAr 14/04/ :00:00 2,50 horas 14/04/ :30:00

30 Sistema elétrico Vale 3º Caso Evento de sobretensão Tensão e Reativo Barra 03 - Subestação de 230kV (Itabira IV) :50 hs 02:02 hs , /04/ :00:00 2,50 horas 14/04/ :30:00 Comutador de TAP Barra 03 - Subestação de 230kV (Itabira IV) , /04/ :00:00 2,50 horas 14/04/ :30:00

31 Sistema elétrico Vale 3º Caso Evento de sobretensão Tensão - Subestação de 230kV (Itabira IV) No Data /04/ :00:00 2,50 horas 14/04/ :30:00 Causa Efeito 31

32 Sistema elétrico Vale 4º Caso Chaveamento de banco de capacitor Tensão Barra 01 - Subestação de 230kV (Itabira IV) /09/ :00:00 6,00 horas Tensão Barra 01 - Subestação de 230kV (Itabira IV) /09/ :10:00 3,83 horas 14/09/ :00: ABERTO ABERTO /09/ :00:00 Barramento 01: 1 Filtros de 5ºH 7,5MVAr; 1 Filtros de 7ºH 7,5MVAr; 1 Filtros de 5ºH 15MVAr; 1 Filtros de 7ºH 15MVAr; Barramento 02: 1 Filtros de 5ºH 7,5MVAr; 1 Filtros de 7ºH 7,5MVAr; Barramento 03: 1 Filtros de 5ºH 15MVAr; 1 Filtros de 7ºH 15MVAr.

33 Sistema elétrico Vale 4º Caso Chaveamento de banco de capacitor Tensão Barra 01 - Subestação de 230kV (Itabira IV) /09/ :10:00 3,83 horas Energia_Disjuntor QD1810CN01 Q10_Entrada_Tensão AB Energia_Disjuntor QD1810CN01 Q10_Entrada_Tensão BC Energia_Disjuntor QD1810CN01 Q10_Entrada_Tensão CA -10% +10% Nominal Energia_Disjuntor QD1810CN01 Q31_FH 5ª FH1810CN01 7.5MVAr_Posição Energia_Disjuntor QD1810CN01 Q6_FH 7ª FH1810CN02 7.5MVAr_Posição Energia_Disjuntor QD1810CN01 Q10_Entrada_Potência Reativa /09/ :00:00 \\TADCIPI01\CN_SE1810CN01_QD1810CN01_ENTRADA_MMXU_VAB \\TADCIPI01\CN_SE1810CN01_QD1810CN01_ENTRADA_MMXU_VBC \\TADCIPI01\CN_SE1810CN01_QD1810CN01_ENTRADA_MMXU_VCA Valor Valor Valor \\TADCIPI01\CN_SE1810CN01_QD1810CN01_FH5_7.5MVAR_POS ABERTO \\TADCIPI01\CN_SE1810CN01_QD1810CN01_FH7_7.5MVAR_POS ABERTO \\TADCIPI01\CN_SE1810CN01_QD1810CN01_ENTRADA_MMXU_VAR ,000 33

34 Sistema elétrico Vale 4º Caso Chaveamento de banco de capacitor Tensão Barra 01 - Subestação de 230kV (Itabira IV) /09/ :10:00 3,83 horas Energia_Disjuntor QD1810CN01 Q10_Entrada_Tensão AB Energia_Disjuntor QD1810CN01 Q10_Entrada_Tensão BC Energia_Disjuntor QD1810CN01 Q10_Entrada_Tensão CA -10% +10% Nominal Energia_Disjuntor QD1810CN01 Q31_FH 5ª FH1810CN01 7.5MVAr_Posição Energia_Disjuntor QD1810CN01 Q6_FH 7ª FH1810CN02 7.5MVAr_Posição 5 5 Δ = +411V Δ = +500V Δ = -681V 13,8KV 14,3KV 14,3KV 13,7KV 14,2KV 13,6KV 03/09/ :00:00 \\TADCIPI01\CN_SE1810CN01_QD1810CN01_ENTRADA_MMXU_VAB V \\TADCIPI01\CN_SE1810CN01_QD1810CN01_ENTRADA_MMXU_VBC V \\TADCIPI01\CN_SE1810CN01_QD1810CN01_ENTRADA_MMXU_VCA V Valor Valor Valor \\TADCIPI01\CN_SE1810CN01_QD1810CN01_FH5_7.5MVAR_POS ABERTO status \\TADCIPI01\CN_SE1810CN01_QD1810CN01_FH7_7.5MVAR_POS ABERTO status 34

35 Sistema elétrico Vale Curiosidade!!!! O que é seletividade? Seletividade é isolar a menor parte do circuito com defeito. 35

36 Sistema elétrico Vale Curiosidade!!!! 36

37 Sistema elétrico Vale Curiosidade!!!! 37

38 Desafios: Próximos passos com o PI Integração de novos serviços auxiliares. Criação de diagramas unifilares Disponibilização na web Visualização de oscilografias Teste e visualização de novos sinais 38

39 39 MUITO OBRIGADO!

40 Diretoria de Ferrosos Sudeste Gerência de Automação, Energia, Telecomunicações e Combustíveis cassio.costa@vale.com christiane.palmiere@vale.com igor.garcia@vale.com jainy.miranda@vale.com krysthian.martins@vale.com fernando.paiva@vale.com luciane.moreira@vale.com luiz.vilar@vale.com paulo.vieira.soares@vale.com vicente.reis@vale.com vicentino.rodrigues@vale.com Para um mundo com novos valores 40