CVA – digitalisoidut vesivoimalat
Energiayhtiö CVA luottaa ifm:n kunnonvalvontaratkaisuihin
Aostan laaksossa Italiassa sijaitseva energiayhtiö Compagnia Valdostana delle Acque (CVA) tuottaa sähköä uusiutuvista energialähteistä, erityisesti vesivoimaa hyödyntämällä. Energiaa tuotetaan pääasiassa alueen 32 vesivoimalassa, joiden kokonaiskapasiteetti on yli 900 MW, ja vuoteen 2027 mennessä siihen lisätään yli 800 MW tuuli- ja aurinkosähkökapasiteettia. Yhtiö luottaa automaatioasiantuntija ifm:n antureihin ja ohjelmistoihin kaikkien etäohjattavien voimaloiden luotettavan toiminnan varmistamisessa.
Perustamisestaan (vuonna 2001) lähtien CVA on tuottanut keskimäärin noin kolme miljardia kilowattituntia sähköä vuodessa. Suurimman vuosituotannon tarjoava vesivoimala on 1950-luvulla rakennettu Valpellinen voimalaitos, joka saa veden Place Moulin -tekojärvestä. Järven sulkee 155 metriä korkea pato, jonka käyttökelpoinen kapasiteetti on 93 miljoonaa kuutiometriä vettä. Koska padon ja voimalan välinen korkeusero on 1 000 metriä, vesi pääsee putkistoa pitkin turbiineihin 100 bar paineella.
Järjestelmällinen verkosto
Tällä tavalla tuotettu vesivoima riittää pyörittämään kahta 65 megawatin turbiinia, jotka tuottavat jopa 330 gigawattituntia vuodessa. Tämän tehokkuusdatan ansiosta Valpellinen voimalaitos on tärkeä paitsi Aostan laakson väestön energiansaannille myös Italian strategisten energiasuunnitelmien kannalta: koska se voidaan käynnistää sähkökatkoksen sattuessa, se on yksi niistä voimaloista, jotka auttaisivat palauttamaan Italian 220 kV sähköverkon sellaisessa skenaariossa.
Yksikään mahdollinen vika ei saa jäädä huomaamatta
Sitä suuremmalla syyllä CVA:n insinöörien pitää pystyä takaamaan tämän ja muiden CVA:n voimaloiden toimivuus kaikkina aikoina, kuten operatiivisen osaston sähkömekaanisesta suunnitteluosastosta vastaava insinööri Antonino Sannolo huomauttaa. ”Osastomme on vastuussa muun muassa noin 70 vesivoimageneraattorin kunnossapidosta. Jotta voimme suunnitella huoltotyöt tarkasti, meidän on pysyttävä koko ajan selvillä voimaloiden kunnosta. Siksi teemme laitteita rikkomattomia testejä tärkeimmille mekaniikkakomponenteille sekä lämpötarkastuksia, sähköisiä suojaustoimenpiteitä, generaattoreiden sähköisiä tarkastuksia ja turbiinien kannattimien tärinätestejä. Mikä tahansa kehittyvä vika voi johtaa huomaamatta koneen vikaantumiseen ja sitä kautta taloudellisiin tappioihin.”
Kunnonvalvontaa jälkivarustelun avulla: suuri määrä turbiineihin ja generaattoreihin asennettuja antureita mittaa pyörivien komponenttien värähtelykäyttäytymistä ja jäähdytysnesteiden lämpötilaa, painetta ja virtausta.
Ohjaus- ja valvontajärjestelmien standardointi
Näiden testien suurin haaste on vesivoimaloiden maantieteellinen sijainti, sillä ne sijaitsevat ympäri koko Aostan laaksoa, joka on kooltaan noin 3 200 neliökilometriä.
”Generaattoreihin ei myöskään aina pääse helposti käsiksi, ja osa niistä on rakennettu vuorten luoliin”, Sannolo selittää. ”Olemme parhaillaan digitalisoimassa kaikkia laitoksiamme sellaisten yritysten kuin esim. ifm avulla, jotta voimme vähentää valvontatyötä ja paikan päällä tehtävien tarkastusten tarvetta.”
Siksi Aostan laakson 22 vesivoimalan nykyiset ohjaus- ja valvontajärjestelmät on tarkoitus päivittää standardoidulla tavalla ja yhdistää ne keskitetysti IT-tasolle. Tämän tavoitteen mukaisesti Valpellinen voimala on jo varustettu ifm:n värähtelyantureilla , jotta turbiinien ja generaattoreiden huoltotarvetta voidaan jatkuvasti seurata. Lisäanturit valvovat jäähdytysnesteen painetta ja lämpötilaa.
Myös jäähdytyspiiriä ja vedensyöttöä valvotaan
CVA käyttää jo useissa laitoksissaan uusimpia digitalisointiratkaisuja. Esimerkiksi Covaloun laitoksessa ifm-anturit mittaavat monia tärkeitä laitostietoja ja lähettävät ne IT-tasolle tämän vuonna 1926 rakennetun 41 megawatin vesivoimalan toiminnan takaamiseksi. Siellä valvotaan lämpötilan ja paineen lisäksi myös jäähdytysnesteen virtausta. Yhdistämällä nämä tiedot värähtelyantureilta saatavan datan kanssa saadaan tarkka yleiskuva laitoksen tilasta.
IIoT-alusta: keskitetty data-analyysi ja hälytykset
CVA tukeutuu myös IT-tasolla uusimpiin järjestelmiin. Yksi esimerkki tästä on moneo, ifm:n IIoT-alusta. Se mahdollistaa IO-Link-infrastruktuurien keskitetyn parametroinnin ja lähetetyn anturidatan käyttämisen prosessien optimointiin. moneo RTM myös arvioi värähtelyantureiden dataa ja ilmoittaa laitoksen käyttäjälle, jos esiasetetut raja-arvot ylittyvät.
”moneon avulla voimme kerätä monenlaista dataa, jonka avulla teknikot voivat analysoida kaikki värähtelytrendit reaaliajassa”, Sannolo selittää. ”Olemme kehittäneet viime vuosien aikana uuden analyysimenetelmän, jolle on ominaista paikan päällä tehtävien kuntotarkastusten vähentäminen minimiin ja niiden suorittaminen vain silloin, kun online-testausjärjestelmät ilmoittavat viasta.”
Kuva 1 + 2: CVA:n kunnossapitoteknikot analysoivat kunkin vesivoimalan datan yksityiskohtaisesti moneon avulla.
Kuva 3: Kaikki ifm:n diagnostiikkaelektroniikalta saatava data kerätään keskitetysti IT-tasolle, missä se analysoidaan ifm:n moneo -IIoT-alustan avulla.
Pitkän aikavälin tavoite: ennakoiva kunnossapito
Kun kaikki tämä data integroidaan keskusjärjestelmään, CVA:n teknikot ja insinöörit voivat milloin tahansa seurata ja vertailla kaikkea informaatiota helpommin. ”Siirrämme kaiken anturidatan tietokantaan. Pitkällä aikavälillä tavoitteemme on luoda aidosti ennakoiva kunnossapitojärjestelmä. Uskomme, että paras lähtökohta tämän kunnianhimoisen tavoitteen saavuttamiselle on hyvän värähtelyanalyysin toteuttaminen.”
ifm tarjoaa moneo|Industrial AI Assistant -ohjelmallaan jo nyt mahdollisuuden käyttää tekoälyä laitosten kunnon tarkkaan valvontaan ja reagoida entistä aikaisemmin uhkaaviin vaurioihin. Tämän saavuttamiseksi työkalut käyttävät historiadataa laitosten normaalitilan oppimiseksi. Tämän tiedon perusteella SmartLimitWatcher voi seurata tarkasti dynaamista värähtelykäyttäytymistä samalla kun PatternMonitor tutkii tärkeän datan – kuten lämpötilan, paineen tai virtauksen – yksittäisiä arvoja nousevien tai laskevien trendien, lisääntyvän epävakaisuuden tai hyppäysten varalta.
Luotettavat anturit haastavissakin ympäristöissä
” Kaiken kaikkiaan olemme erittäin tyytyväisiä ifm:n tuotteisiin. Testien ja käytön aikana olemme todenneet, että ne soveltuvat käytettäväksi laitoksillemme tyypillisissä teollisuusympäristöissä”, tiivistää CVA:n vesivoimalan automaatioyhteyshenkilö Manuel Bonjean.
”Anturit toimivat täydellisesti kosteissa ympäristöissä, joita vesivoimaloissamme usein esiintyy, ja myös hyvin alhaisissa lämpötiloissa, jotka ovat yleisiä Alppien talvessa. ifm:n ratkaisuilla voimme valvoa järjestelmiämme entistä paremmin. Lisäksi olemme pystyneet standardisoimaan kaikissa vesivoimaloissamme käytettävän anturiteknologian, mikä on vähentänyt merkittävästi varastossa säilytettävien varaosien määrää ja valikoimaa. Tämä keventää budjettiamme ja tekee huollon suunnittelusta huomattavasti helpompaa kunnossapito-osastollemme.” Antonino Sannolo lisää: ”Aluksi vain ostimme komponentteja ifm:ltä. Kun sitten tajusimme, että saisimme heiltä myös avaimet käteen -periaatteella toimivan järjestelmän sekä IT-pohjaisen värähtelyanalyysin asiantuntemuksen, päätimme tehdä entistä tiiviimpää yhteistyötä ifm:n kanssa ja toteuttaa asennuksen ja käyttöönoton yhdessä paikan päällä. Se, että voimme luottaa heidän asiantuntemukseensa ja tukeensa vielä senkin jälkeen, kun kaikki järjestelmät on otettu käyttöön, on varmasti jotain sellaista, mitä kaikki järjestelmätoimittajat eivät voi tässä muodossa tarjota.”
Osa CVA:n vesivoimaloista on lähes 100 vuotta vanhoja, osa on vaikeapääsyisiä ja kaikki sijaitsevat eri puolilla Aostan laaksoa.
Yhteenveto
ifm tukee tehokkaiden, integroitujen digitalisointiratkaisujensa avulla energiayhtiö CVA:ta tämän laitosten käytössä. Nämä laitokset ovat välttämättömiä, jotta Aostan laakson väestö ja yritykset saavat kestävästi tuotettua sähköä – luotettavasti ja jatkuvasti.
