Každý motor obsahuje množstvo pohyblivých častí, avšak tri z nich, ktoré rotujú, sú najdôležitejšie: turbodúchadlo, kompresor a turbína. Každý z týchto prvkov môže byť osadený snímačmi a samostatne monitorovaný. Celkovo možno v dnešných dopravných lietadlách takýmto spôsobom dostať pod kontrolu okolo 129 000 prvkov vykazujúcich rotačný pohyb. Okrem dopravných lietadiel existujú, samozrejme, možnosti nasadenia snímačov aj v iných oblastiach letectva – vo vojenskej a v nekomerčnej. Tieto dve skupiny sú asi desaťkrát väčšie z hľadiska počtu lietadiel ako komerčná doprava.  (Zdroj: General Aviation Manufacturers Association 2011. Statistical Databook and Industry Outlook.)

Summa summarum, príležitostí na nasadenia inteligentných zariadení v leteckom priemysel je obrovské množstvo a tento počet rastie každým dňom. GE Aviation odhaduje, že aby sa splnili nároky vzdušnej prepravy, bude potrebné v najbližších 15 rokoch uviesť do prevádzky ďalších približne 32 000 motorov. To predstavuje ďalších 100 000 prvkov s rotačným pohybom.

Elektrárne s kombinovanou výrobou elektrickej energie a tepla

Možnosti využitia priemyselných prevádzkových prístrojov pripojených do priemyselného internetu sú obrovské aj v elektrárňach po celom svete. V súčasnosti je v prevádzke 62 500 elektrární  s výkonom 30 MW a viac. Celkový výkon elektrární na celom svete  (obr. 7) sa pohybuje okolo 5 200 GW.

Zoberme teraz do úvahy len veľký počet rotujúcich častí v zlomku všetkých týchto podnikov. Elektrárne s kombinovanou výrobou elektrickej energie a tepla tvoria približne 2,5 % všetkých elektrární na celom svete, čo predstavuje 1 768 prevádzok. Ich celková inštalovaná kapacita je 564 GW. (Zdroj: Platts UDI Database. 2012.)

V rámci kombinovaného cyklu sa využíva plynová aj parná turbína, ktoré premieňajú rovnaký zdroj tepla – zemný plyn – na mechanickú a potom elektrickú energiu. Kombinovaný cyklus využíva na zvýšenie účinnosti a zníženie prevádzkových nákladov dva termodynamické cykly (Braytonov cyklus plynovej turbíny a Rankinov cyklus pri parnej turbíne). Elektráreň s kombinovaným cyklom zvyčajne využíva niekoľko kombinácií plynovej a parnej turbíny. Najčastejšie využívanou kombináciu je v súčasnosti 2 x 1, pri ktorej sú v prevádzke dve plynové turbíny a jedna parná. V tomto usporiadaní možno nájsť šesť hlavných rotujúcich prvkov: dve plynové turbíny, dva generátory plynových turbín, jednu parnú turbínu a jeden generátor parnej turbíny. Okrem týchto dôležitých systémov sa v prevádzke nachádza ďalších približne 99 rotujúcich prvkov – od čerpadiel napájacej vody až po vzduchové kompresory. V prípade usporiadania 2 x 1 môžeme teda celkovo hovoriť o 105 rotujúcich prvkoch, ktoré možno osadiť prevádzkovými prístrojmi.

A teraz si predstavme všetky elektrárne s kombinovanou výrobou elektrickej energie a tepla na svete. Ak by sa meracie prístroje  a snímače nainštalovali vo všetkých 1 768 elektrárňach s kombinovaným cyklom, napočítame okolo 10 600 hlavných systémových prvkov a 175 000 menších rotujúcich častí, ktoré sú vhodnými kandidátmi na osadenie prístrojmi a snímačmi. Ak sa pozrieme do blízkej budúcnosti v rozsahu 15 rokov, bude pridaných ďalších  2 000 elektrární s kombinovaným cyklom s celkovým inštalovaným výkonom 638 GW. (Zdroj: GE Strategy and Analytics power generation Outlook. 2012.).

Tým pribudne ďalších 12 000 jednotiek s veľkými rotačnými zariadeniami a minimálne ďalších 200 000 menších rotačných zariadení, ktoré budú potrebné na chod elektrární. Ak teraz zoberieme do úvahy aj všetky ostatné typy elektrární, rozsah využitia technológií priemyselného internetu je jednoznačne ohromný.

Rušne

Rušne ťahajú súpravy vagónov, ktoré prepravujú obrovské množstvo surovín a tovarov po celom svete. V roku 2011 sa na 1,1 milióna kilometrov železničných tratí prepravilo viac ako 9,6 biliónov ton-kilometrov tovaru. Celý tento systém v súčasnosti pozostáva zo 120 000 dieselelektricky poháňaných železničných motorov. Tie sa skladajú z 18 hlavných rotačných častí, ktoré možno zoskupiť do šiestich hlavných systémov: trakčný motor, ventilátor chladiča, kompresor, alternátor, dieselový motor a turbo.

Ak by sa meracie prístroje a snímače nainštalovali na každý motor v súčasnosti prevádzkovaných rušňov, predstavovalo by to okolo 2,2 milióna rotačných zariadení. Konzervatívne odhady uvádzajú, že v priebehu najbližších 15 rokov sa do prevádzky zaradí ďalších 33 000 nových dieselelektrických rušňov. To by po nasadení približne 396 000 snímačov do roku 2025 len na dieselelektrických rušňoch znamenalo výrazné zvýšenie počtu monitorovaných zariadení.

Rafinérie

Rafinérie a petrochemické závody sú už veľa rokov stredobodom záujmu z hľadiska nasadzovania pokročilých monitorovacích a riadiacich technológií. Staršie prevádzky so zastaranými technológiami sú nútené súťažiť s novými, modernými prevádzkami postavenými na zelenej lúke. Cykly rastu a prepadu ropného biznisu spolu s čoraz prísnejšími opatreniami na ochranu životného prostredia sú motorom potreby neustáleho zlepšovania procesov. Rotačné zariadenia, ako piestové a odstredivé kompresory spolu so stovkami čerpadiel, sú kriticky dôležitými zariadeniami prevádzok spracúvajúcich nejaké energetické suroviny, ku ktorým patria aj rafinérie. Riadenie prevádzok tohto typu s cieľom dosahovať vyššiu účinnosť, bezpečnosť a produktivitu je jedným z príkladov, kde priemyselný internet je účinný už dnes.
Aby sme získali lepšiu predstavu, na svete je v súčasnosti v prevádzke 655 rafinérií, ktoré denne spracúvajú 88 miliónov barelov surovej ropy na vstupe – približne taká je aj denná spotreba ropy na celom svete. (Zdroj: Oil and Gas Journal refinery survey. 2011.)

Každá moderná rafinéria má približne 45 veľkých rotačných systémov ako súčasť rôznych dôležitých rafinérskych procesov – destilácia ropy, vákuová destilácia, varenie, hydrogenačné krakovanie, hydrogenačná úprava a izomerizácia. Niektoré rafinérie budú malé, iné zložitejšie, pretože všetky rafinérie na svete sú v podstate priemyselné podniky prispôsobené podľa typu ropy, ktorú spracúvajú, a zákazníkov, pre ktorých svoje produkty vyrábajú. Vo väčšine rafinérií patria medzi kľúčové prevádzkové zariadenia odstredivé čerpadlá, skupiny mokrých a suchých kompresorov, turbíny a vzduchové chladiče. Ak zoberieme do úvahy len tieto najdôležitejšie časti, tak sa v rafinérii nachádza okolo 30 000 veľkých zariadení, v ktorých dochádza k rotačnému pohybu.

Okrem toho sú tam stovky čerpadiel a menších zariadení, ktoré by mohli byť predmetom monitorovania. V priebehu nasledujúcich 15 rokov by svet mohol potrebovať ďalších viac ako 100 nových rafinérií a zásadné inovácie do tých existujúcich, aby sa podarilo naplniť dopyt najmä rozvíjajúcich sa trhov. (Zdroj: odhad GE na základe celosvetového prieskumu realizovaného v roku 2012, ktorý identifikoval potrebu viac ako 130 nových projektov týkajúcich sa výstavby nových rafinérií a modernizácie existujúcich; uverejnené  v Oil and Gas Journal, 5. novembra 2012.) Tým sa zvyšuje požiadavka na zavedenie riadenia a automatizácie procesov pre viac ako 4 500 rotačných systémov len v samotných rafinériách.

Zdravotnícka starostlivosť

Aj keď sa to nezdá, aj poskytovanie zdravotníckej starostlivosti závisí od rotačných zariadení. Jedným z takých je počítačová tomografia (CT) využívajúca rotujúce skenery. Tieto zariadenia sa používajú na vizualizáciu vnútorných orgánov a štruktúr ľudského tela. CT skenery využívajú rotujúce röntgenové zariadenie vytvárajúce 3D prierezový obraz tela. Na celom svete je v prevádzke približne 52 000 CT skenerov. Používajú sa na diagnostiku a vyhodnotenie procesu liečby viacerých orgánov, ako sú srdcový sval, krvné a lymfatické tkanivá, mozog, hrudný kôš, prsia, brušná dutina, či pri ortopedických problémoch.

Príklady uvedené v tejto a predchádzajúcej časti seriálu sú len zlomkom miliónov strojných zariadení a kriticky dôležitých systémov, ktoré možno monitorovať, modelovať a vzdialene riadiť či zabezpečiť ich automatický chod. Nástup odolnejších globálnych sietí len zlepší možnosť podstatne efektívnejšie nasadiť rôzne technické prostriedky, zlepšiť ich servis a bezpečnosť a optimalizovať tok zdrojov.

Aby boli prínosy z prepájania technológií zaujímavé, je potrebné nasadenie nových zariadení spolu s modernizáciou a opravami starších existujúcich strojov. To vytvorí nové príležitosti na optimalizáciu procesov, zvýšenie celkového ukazovateľa výroby a zníženie nákladových položiek. Možno očakávať, že tieto systémy zmenia konkurenčnú rovnováhu v mnohých priemyselných odvetviach, čo bude viesť k ich rýchlemu nasadzovaniu, aby firmy a podniky vôbec v budúcnosti prežili.

V nasledujúcom pokračovaní sa pozrieme na potenciálne prínosy a úlohy, ktoré súvisia s nasadzovaním priemyselného internetu.

Zdroj: Evans, P. C. – Annunziata, M.: Industrial Internet: Pushing the Boundaries of Minds and Machines. General Electric Co. 2012. Seriál článkov je publikovaný so súhlasom spoločnosti General Electric Co.