CVA – gedigitaliseerde waterkrachtcentrales
Het energiebedrijf CVA kiest voor de conditiebewakingsoplossingen van ifm
Het energiebedrijf Compagnia Valdostana delle Acque (CVA), dat in het Italiaanse Aostadal is gevestigd, wekt stroom op uit duurzame bronnen en maakt daarbij vooral gebruik van de kracht van water. De energie wordt hoofdzakelijk gewonnen in de 32 waterkrachtcentrales in de regio met een totale capaciteit van meer dan 900 MW, waaraan tot 2027 nog meer dan 800 MW aan wind- en zonne-energievermogen wordt toegevoegd. Om de betrouwbare werking van alle op afstand geregelde energiecentrales te garanderen, vertrouwt het bedrijf op sensoren en software van de automatiseringsspecialist ifm.
Sinds zijn oprichting in 2001 wekt CVA per jaar gemiddeld rond drie miljard kilowattuur stroom op. De waterkrachtcentrale met de hoogste jaarproductie is de energiecentrale Valpelline dat in de jaren 1950 werd gebouwd en door het stuwmeer Place Moulin wordt gevoed. Het meer met een bruikbare inhoud van 93 miljoen m3 water is afgesloten door een 155 meter hoge stuwdam. Door het hoogteverschil van 1000 meter tussen dam en energiecentrale bereikt het water via de pijpleiding de turbines met een druk van 100 bar.
Systeemrelevant netwerk
De waterkracht die op deze manier wordt opgewekt, is toereikend om twee 65MW-turbines aan te drijven die tot 330 gigawattuur per jaar produceren. Met deze vermogenswaarden is de energiecentrale Valpelline niet alleen belangrijk voor de energievoorziening van de bevolking in het Aostadal, maar ook voor de strategische energieplanning van Italië: De centrale is geschikt voor black starts en zodoende een van de energiecentrales die in het geval van een black-out bijdragen aan het herstel van het 220kV-netwerk in Italië.
Geen enkele potentiële storing mag verborgen blijven
Een reden te meer voor de ingenieurs van CVA om de werking van deze en andere energiecentrales van CVA op elk moment te waarborgen, zoals Antonino Sannolo, hoofd van de afdeling Elektromechanica, benadrukt. “Onze afdeling houdt zich onder andere bezig met het onderhoud van de ca. 70 waterkrachtgeneratoren. Om de onderhoudswerkzaamheden nauwkeurig te kunnen inplannen, moet we op elk moment de toestand van de installaties kennen. Hiervoor voeren wij niet-destructieve controles uit van de belangrijkste mechanische componenten, evenals thermische inspecties, elektrische beschermingsmaatregelen, elektrische controles bij de generatoren en trillingstesten bij de turbinedragers. Zou een mogelijke storing onontdekt blijven, dan kan die resulteren in een uitval van de machine en daarmee een economisch verlies veroorzaken.”
Conditiebewaking dankzij retrofit: Talrijke sensoren bij de turbines en stroomgeneratoren registreren het trillingsgedrag van roterende onderdelen evenals temperatuur, druk en doorstroming van de koelsmeermiddelen.
Standaardisering van de besturings- en bewakingssystemen
De uitdaging van deze controles zit ‘m vooral in de geografische verdeling van de waterkrachtcentrales, die zich over het gehele Aostadal uitstrekt – en zodoende over een oppervlak van rond 3200 vierkante kilometer.
“Bovendien zijn de generatoren niet altijd gemakkelijk toegankelijk, maar deels opgesteld in grotten in de bergen,” licht Sannolo toe. “Met behulp van bedrijven als ifm zijn we nu bezig om onze installaties compleet te digitaliseren, om de hoeveelheid controlewerk en de noodzaak van inspecties ter plaatse te verminderen.”
Hiervoor moeten de bestaande besturings- en bewakingssystemen van 22 waterkrachtcentrales in het Aostadal gestandaardiseerd worden uitgebreid en centraal in het IT-niveau beschikbaar worden gemaakt. De energiecentrale Valpelline werd in dat kader al voorzien van trillingssensoren van ifm, om de onderhoudsbehoefte van de turbines en stroomgeneratoren op elke moment exact in beeld te hebben. Extra sensoren bewaken de druk en de temperatuur van de koelvloeistof.
Ook het koelcircuit en de watertoevoer worden bewaakt
De CVA past daarnaast al in meerdere locaties de modernste digitaliseringsoplossingen toe. Op de locatie Covalou bijvoorbeeld worden voor het waarborgen van de werking van de 41MW-waterkrachtcentrale die in 1926 werd gebouwd, veel belangrijke installatiegegevens door ifm-sensoren geregistreerd en naar het IT-niveau doorgegeven. Naast temperatuur en druk wordt hier ook de doorstroming van de koelvloeistof bewaakt om samen met de trillingssensoren een nauwkeurige blik op de toestand van de installatie te verkrijgen.
IIoT-platform: Centrale gegevensanalyse en alarmering
Ook op IT-niveau kiest CVA voor de modernste systemen. Een voorbeeld daarvoor is moneo, het IIoT-platform van ifm. Daarmee kunnen niet alleen IO-Link-infrastructuren centraal worden geparametreerd en de doorgestuurde sensorgegevens worden gebruikt voor de procesoptimalisatie. moneo RTM verwerkt ook de gegevens van de trillingssensoren en waarschuwt de installatie-exploitant bij overschrijding van vooraf vastgelegde grenswaarden.
“Met moneo zijn we in staat om een hele reeks gegevens te verzamelen, waarmee onze technici in staat zijn om alle trillingstrends in realtime te analyseren”, aldus Sannolo. “De afgelopen jaren hebben wij een nieuwe analysemethode ontwikkeld, die in essentie bestaat uit het verminderen van de toestandscontroles ter plaatse tot het uiterst noodzakelijke en ze alleen te gebruiken als de online controlesystemen een storing signaleren.”
Afbeelding 1 + 2: In moneo analyseren de technici van de onderhoudsafdeling van CVA de gegevens van de afzonderlijke waterkrachtcentrales tot in de details.
Afbeelding 3: De gegevens van alle ifm-diagnose-elektronica worden centraal op IT-niveau verzameld, waar ze met moneo, het IIoT-platform van ifm, worden geanalyseerd.
Langetermijn-doelstelling: Voorspellend onderhoud
De integratie van alle gegevens in een centraal systeem bieden de technici en ingenieurs van CVA de mogelijkheid om alle informatie op elk moment gemakkelijker te kunnen vervolgen en vergelijken. “We voeren al deze sensorgegevens in een database in. Op de lange termijn willen we op die manier een echt predictief onderhoud creëren. Wij geloven dat het uitgangspunt voor dit ambitieuze doel de implementatie van een goede trillingsanalyse is.”
Met de moneo Industrial AI Assistant biedt ifm al de mogelijkheid om met behulp van kunstmatige intelligentie de gezondheidstoestand van installaties heel nauwkeurig te bewaken en nog vroeger te reageren op potentiële schades. Hiervoor leren de tools de normale toestand van de installaties op basis van datahistories. Op basis van deze kennis kan de SmartLimitWatcher vervolgens het dynamische trillingsgedrag exact bewaken, terwijl de PatternMonitor afzonderlijke waarden van relevante gegevens, zoals temperatuur, druk of doorstroming onderzoekt op stijgende of dalende trends, toenemende volatiliteit of pieken.
Betrouwbare sensoren ook onder uitdagende omstandigheden
“In zijn geheel zijn we zeer tevreden met de producten van ifm. Tijdens de tests en het actieve bedrijf hebben we vastgesteld dat ze geschikt zijn voor gebruik in industriële omgevingen zoals de onze”, concludeert Manuel Bonjean, contactpersoon voor de automatisering van de waterkrachtcentrale van CVA.
“De sensoren werken perfect in een vochtige omgeving, zoals die bijvoorbeeld voorkomen in onze waterkrachtcentrales en daarnaast ook bij de vaak zeer lage temperaturen die soms gemeten worden in de alpine winters. Met de oplossingen van ifm zijn we in staat om onze installaties beter te bewaken. Bovendien kunnen we samen de toegepaste sensoren binnen alle waterkrachtcentrales standaardiseren en zo het aantal en de varianten van de reserveonderdelen op voorraad aanzienlijk verlagen. Dat ontlast ons budget en vereenvoudigt de onderhoudsplanning van onze onderhoudsafdeling behoorlijk.” Antonino Sannolo vult aan: “We hebben bij ifm in eerste instantie alleen componenten gekocht. Toen we erachter kwamen dat we daar ook een turnkey-systeem en daarnaast ook de kennis voor de trillingsanalyse op IT-basis konden krijgen, hebben we ervoor gekozen om nog nauwer te gaan samenwerken met ifm en gezamenlijk de installatie en inbedrijfstelling ter plaatse te realiseren. Dat wij ook nu, na de implementatie van alle systemen, nog steeds gebruik kunnen maken van de vakkundige competentie en ondersteuning is zeker iets wat niet elke systeemleverancier in deze vorm kan leveren.”
Een aantal van de waterkrachtcentrales van CVA is al bijna 100 jaar oud, andere zijn moeilijk bereikbaar en alle zijn wijdverspreid in het Aostadal.
Conclusie
Met behulp van de effectieve, geïntegreerde digitaliseringsoplossingen ondersteunt ifm het energiebedrijf CVA bij het bedrijf van de installaties, die noodzakelijk zijn voor de levering van duurzaam gewonnen stroom aan de bevolking en de bedrijven in het Aostadal – betrouwbaar en duurzaam.
