CVA – digitalizované vodní elektrárny
Energetická společnost CVA spoléhá při monitorování stavu na řešení od společnosti ifm
Italská energetická společnost Compagnia Valdostana delle Acque (CVA) se sídlem v italském údolí Aosta vyrábí elektřinu z obnovitelných zdrojů, zejména využitím síly vody. Energie se v regionu vyrábí především ve 32 vodních elektrárnách s celkovou kapacitou přes 900 MW, k nimž do roku 2027 přibude více než 800 MW větrných a fotovoltaických elektráren. Pro zajištění spolehlivého provozu všech dálkově ovládaných elektráren se společnost spoléhá na senzory a software od specialisty na automatizaci – společnosti ifm.
Od svého založení v roce 2001 společnost CVA vyrobí v průměru přibližně tři miliardy kilowatthodin elektřiny ročně. Vodní elektrárna s nejvyšší roční výrobou je elektrárna Valpelline, která byla postavena v 50. letech 20. století a která je napájena z vodní nádrže Place Moulin. Jezero s využitelnou kapacitou 93 milionů metrů krychlových vody je uzavřeno 155 metrů vysokou hrází. Díky výškovému rozdílu 1 000 metrů mezi přehradou a elektrárnou se voda dostává do turbín potrubím pod tlakem 100 barů.
Systematická síť
Takto vyrobená vodní energie stačí k pohonu dvou 65megawattových turbín, které každoročně vyrobí až 330 gigawatthodin. Díky těmto údajům je elektrárna Valpelline důležitá nejen pro zásobování obyvatel údolí Aosta energií, ale také pro strategické energetické plány Itálie: díky tomu, že ji lze spustit při výpadku proudu, je jednou z elektráren, které by v takovém případě pomohly obnovit italskou 220kV síť.
Žádná porucha nesmí zůstat neodhalena
O to více se inženýři společnosti CVA snaží zaručit funkčnost této a dalších elektráren CVA za všech okolností, jak zdůrazňuje Antonino Sannolo, který je vedoucí inženýr divize elektromechanické projekce v provozním oddělen.í „Naše oddělení je mimo jiné zodpovědné za údržbu přibližně 70 generátorů vodních elektráren. Abychom mohli přesně plánovat údržbu, musíme vždy znát stav závodů. Za tímto účelem proto provádíme nedestruktivní zkoušky hlavních mechanických součástí, tepelné kontroly, elektrická ochranná opatření, elektrické kontroly generátorů a vibrační zkoušky podpěr turbíny. Jakákoli neodhalená závada by mohla vést k poruše stroje, a tím i k ekonomickým ztrátám.“
Monitorování stavu prostřednictvím modernizace: četné senzory na turbínách a generátorech elektrické energie zaznamenávají vibrace rotujících součástí a také teplotu, tlak a průtok chladicí kapaliny.
Standardizace řídicích a monitorovacích systémů
Hlavní problém těchto testů spočívá v zeměpisné poloze vodních elektráren, které pokrývají celé údolí Aosta – oblast o rozloze přibližně 3 200 km².
„Generátory navíc nejsou vždy snadno dostupné a některé z nich byly postaveny v jeskyních v horách,“ vysvětluje Sannolo. „S pomocí společností jako je ifm, nyní digitalizujeme všechny naše závody, abychom snížili náročnost monitorování a potřebu kontrol na místě.“
V tomto ohledu mají být stávající řídicí a monitorovací systémy 22 vodních elektráren v údolí Aosta standardizovaně modernizovány a centrálně zpřístupněny na úrovni IT. V souladu s tímto cílem byla elektrárna Valpelline již vybavena senzory vibrací od společnosti ifm, aby bylo možné neustále sledovat požadavky na údržbu turbín a generátorů. Další snímače monitorují tlak a teplotu chladicí kapaliny.
Rovněž je monitorován chladicí okruh a přívod vody
Společnost CVA již také využívá nejmodernější digitalizační řešení v několika svých závodech. Například v lokalitě Covalou je mnoho důležitých údajů o elektrárně zaznamenáváno senzory ifm a přenášeno na úroveň IT, čímž je zajištěn provoz 41 megawattové vodní elektrárny postavené v roce 1926. Kromě teploty a tlaku se tady sleduje také průtok chladicí kapaliny. V kombinaci s údaji ze senzorů vibrací tak lze získat přesný přehled o stavu zařízení.
Platforma IIoT: centralizovaná analýza dat a alarmy
Společnost CVA se spoléhá i na nejmodernější systémy na úrovni IT. Příkladem je moneo, platforma IIoT společnosti ifm. Umožňuje nejen centrální nastavení parametrů infrastruktury IO-Link a využití přenášených dat ze senzorů pro optimalizaci procesu. moneo RTM také vyhodnocuje data ze snímačů vibrací a upozorňuje obsluhu zařízení, pokud jsou překročeny předem nastavené prahové hodnoty.
„Díky systému moneo jsme schopni shromažďovat širokou škálu dat, která našim technikům umožňují analyzovat všechny trendy vibrací v reálném čase,“ vysvětluje Sannolo. „Během posledních několika let jsme vyvinuli novou metodu analýzy, která v podstatě spočívá v omezení kontrol stavu na místě na minimum a jejich použití pouze v případě, že online testovací systémy indikují poruchu.“
Obrázek 1 + 2: Pomocí systému moneo technici údržby společnosti CVA detailně analyzují data z každé vodní elektrárny.
Obrázek 3: Data z veškeré diagnostické elektroniky ifm jsou shromažďována centrálně na úrovni IT, kde jsou analyzována pomocí platformy IIoT moneo společnosti ifm.
Dlouhodobý cíl: prediktivní údržba
Integrace všech těchto údajů systému umožňuje technikům a inženýrům společnosti CVA kdykoli snadněji sledovat a porovnávat všechny informace. „Všechny tyto informace ze senzorů přenášíme do databáze. Z dlouhodobého hlediska chceme vytvořit skutečně prediktivní údržbu. Věříme, že výchozím bodem pro tento ambiciózní cíl je provedení kvalitní analýzy vibrací.“
S moneo|Industrial AI Assistant společnost ifm již nabízí možnost využívat umělou inteligenci k velmi přesnému sledování aktuálního stavu zařízení a k ještě včasnější reakci na hrozící poškození. K tomu nástroje využívají historická data, aby zjistily běžný stav zařízení. Na základě těchto znalostí může SmartLimitWatcher přesně sledovat dynamické chování oscilací, zatímco PatternMonitor zkoumá jednotlivé hodnoty relevantních dat – jako je teplota, tlak nebo průtok – a hledá rostoucí nebo klesající trendy, rostoucí volatilitu nebo skoky.
Spolehlivé snímače vhodné i do náročných prostředích
„Celkově jsme s produkty ifm velmi spokojeni. Během testů a v provozu jsme zjistili, že jsou vhodné pro použití v průmyslovém prostředí, jako je to naše,“ shrnuje Manuel Bonjean, kontaktní osoba pro automatizaci vodní elektrárny CVA.
„Senzory dokonale fungují ve vlhkém prostředí, jaké je v našich vodních elektrárnách, a také při velmi nízkých teplotách, které často panují během alpských zim. Řešení společnosti ifm nám umožňují neustále zlepšovat monitorování našich systémů. Kromě toho se nám také podařilo standardizovat technologii senzorů používanou ve všech našich vodních elektrárnách, což výrazně snížilo počet a různorodost skladovaných náhradních dílů. To snižuje naše výdaje a usnadňuje plánování údržby pro naše oddělení údržby.“ Antonino Sannolo dodává: „Zpočátku jsme od ifm nakupovali pouze komponenty. Když jsme si pak uvědomili, že od nich můžeme získat i systém na klíč a odborné znalosti pro analýzu vibrací na bázi IT, rozhodli jsme se pro ještě užší spolupráci se společností ifm a společné provedení instalace a spuštění systému přímo na místě. Skutečnost, že se na jejich odborné znalosti a podporu můžeme spolehnout i po implementaci všech systémů, je určitě něco, co v této podobě nemůže nabídnout každý dodavatel systémů.“
Některé vodní elektrárny společnosti CVA jsou téměř 100 let staré, jiné jsou obtížně přístupné, přičemž všechny jsou roztroušeny po celém údolí Aosta.
Závěr
Pomocí efektivních integrovaných digitalizačních řešení podporuje ifm energetickou společnost CVA v provozu elektráren, které jsou nezbytné pro trvalé a spolehlivé zásobování obyvatelstva a podniků v údolí Aosta elektřinou vyráběnou udržitelným způsobem.
