Benefits of digitalized asset management for steam turbines

Abstract

Steam turbines are considered long-lived and require little attention during normal operation. Cost optimizations due to infrequent demand for turbine expertise, together with retiring workforce, have resulted in increasing shortage of know-how. Digitalization could substitute unavailable turbine resources, but the projects and investment have been challenging to initiate and incentivize.

The objective of this thesis was to map the benefits of digitalized steam turbine asset management, what kind of challenges digitalization could mitigate and how the implementation could be facilitated. The research confirmed that turbine operating companies lack the domain know-how and resources required for some current systems and demands. Prolonging of overhauls and deficiencies in asset management, such as insufficient documenting and data utilization, were observed to be other main challenges. Increased downtime and unoptimized practices and systems reduce efficiency, usability, reliability and availability.

Advanced diagnostics in condition monitoring systems could increase availability and reliability by enabling optimized condition-based maintenance and facilitate shorter overhauls by reducing unforeseen findings. Solutions and service that allow faster fact-finding in anomalies would increase availability as well. Asset management systems with more connectivity, centralization, user-friendliness and AI would reduce downtime by enhancing planning, documenting and spare part management. Such systems could also increase usability and the overall efficiency of operations and maintenance.

Main hindrances for digitalization are the imbalance between costs and perceived added value, and insufficient focus on the usability of asset management systems. Development of advanced solutions in current business models is disincentivized. Long-term contracts could enable the implementation of best practices, reduce risks and incentivize higher quality of services. Partnership business models facilitate mutual benefits better than short-term and stand-alone services.

Höyryturbiinit ovat yleensä pitkäikäisiä ja vaativat vain vähän huomiota normaalin käynnin aikana. Huollon ja turbiiniosaamisen harvan tarpeen takia höyryturbiinien käyttö- ja hallintakustannuksista on jatkuvasti säästetty. Tämä, yhdessä eläköityvän työvoiman kanssa, on johtanut krooniseen tietotaidon puutteeseen höyryturbiinilaitoksilla. Digitalisaatiolla voisi korvata puuttuvia resursseja, mutta projektien ja investointien kanssa on ollut ongelmia.

Tämän diplomityön tarkoituksena oli kartoittaa höyryturbiinien digitaalisen käyttöomaisuuden hallinnan hyötyjä, millaisiin haasteisiin se voisi vastata, ja mitä digitalisaation hyötyjen menestyksekäs implementointi vaatisi. Tutkimus varmisti, että loppukäyttäjillä on puutetta turbiiniosaamisesta ja -resursseista, joita tämänhetkiset systeemit ja tarpeet vaatisivat. Muita suuria haasteita olivat huoltojen pitkittymiset ja puutteet käyttöomaisuuden hallinnassa, kuten riittämätön dokumentointi ja mitatun datan hyödyntäminen. Pitkittyvät huollot ja optimoimattomat toiminnot kasvattavat epäkäytettävyysaikaa ja pienentävät tehokkuutta, käytön helppoutta ja luotettavuutta.

Kehittyneen turbiinidiagnostiikan hyödyntäminen kunnonvalvonnassa voisi kasvattaa käytettävyyttä ja luotettavuutta mahdollistamalla turbiinin todelliseen huoltotarpeeseen perustuvan huollon. Ennakoivalla analytiikalla voitaisiin vähentää odottamattomia löydöksiä, jotka ovat yksi yleisin syy huoltojen pitkittymiseen. Käytettävyyttä lisäisivät myös ratkaisut ja palvelut, joilla nopeutettaisiin ongelmanratkaisua häiriötilanteissa. Käyttö- ja kunnossapitojärjestelmien parempi liitettävyys, keskitettävyys ja käyttäjäystävällisyys sekä tekoälyn hyödyntäminen tehostaisivat käyttöomaisuuden, kuten varaosien, hallintaa ja helpottaisivat suunnittelua ja dokumentointia.

Merkittävimpiä esteitä turbiinien käyttöomaisuuden hallinnan digitalisaatiolle ovat kustannusten ja hahmotetun lisäarvon epätasapaino sekä riittämätön huomio käyttöomaisuuden hallinnan optimointiin. Edistyksellisten digitaalisten ratkaisujen kehittämiselle ja loppuasiakkaalle tarjoamiseen ei ole riittävästi kannustimia. Pitkäaikaiset ylläpitosopimukset voisivat mahdollistaa parhaiden käytäntöjen implementoinnin, vähentää liiketoimien riskiä ja tehdä korkeimmankin laadun palveluista ja ratkaisuista kannattavampia. Pitkäaikaiseen kumppanuuteen perustuvat liiketoimintamallit fasilitoivat osapuolten yhteisiä etuja paremmin, kuin lyhytaikaiset erillissopimukset yksittäisille ratkaisuille ja palveluille.