CVA – Ψηφιοποιημένοι υδροηλεκτρικοί σταθμοί
Η εταιρεία ενέργειας CVA βασίζεται σε λύσεις επιτήρησης κατάστασης από την ifm
Η εταιρεία ενέργειας Compagnia Valdostana delle Acque (CVA) που εδρεύει στη Valle d'Aosta της Ιταλίας παράγει ηλεκτρική ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές αξιοποιώντας κυρίως τη δύναμη του νερού. Η ενέργεια παράγεται κυρίως στους 32 τοπικούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς συνολικής ισχύος άνω των 900 MW, στους οποίους θα προστεθούν έως το 2027 περισσότερα από 800 MW αιολικής και φωτοβολταϊκής ισχύος. Για να διασφαλίζεται η αξιόπιστη λειτουργία όλων των τηλεχειριζόμενων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, η εταιρεία βασίζεται σε αισθητήρες και λογισμικό της ifm, τον ειδικό στους αυτοματισμούς.
Από την ίδρυσή της το 2001, η CVA παράγει κατά μέσο όρο περίπου τρία δισεκατομμύρια κιλοβατώρες ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως. Ο υδροηλεκτρικός σταθμός με την υψηλότερη ετήσια παραγωγή είναι ο σταθμός ηλεκτροπαραγωγής Valpelline, ο οποίος κατασκευάστηκε τη δεκαετία του 1950 και τροφοδοτείται από τη δεξαμενή νερού Place Moulin. Ένα φράγμα ύψους 155 μέτρων κλείνει τη λίμνη, η οποία έχει αξιοποιήσιμη χωρητικότητα 93 εκατομμυρίων κυβικών μέτρων νερού. Λόγω της υψομετρικής διαφοράς 1.000 μέτρων μεταξύ του φράγματος και του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής, το νερό φθάνει στις τουρμπίνες μέσω του αγωγού με πίεση 100 bar.
Συστημικό δίκτυο
Η υδροηλεκτρική ενέργεια που παράγεται με αυτόν τον τρόπο είναι αρκετή για να κινεί δύο τουρμπίνες 65 Megawatt που παράγουν έως και 330 γιγαβατώρες ετησίως. Αυτά τα δεδομένα απόδοσης καθιστούν το εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής Valpelline σημαντικό όχι μόνο για την παροχή ενέργειας στον πληθυσμό στη Valle d'Aosta, αλλά και για τα στρατηγικά ενεργειακά σχέδια της Ιταλίας. Το γεγονός ότι μπορεί να τεθεί σε λειτουργία σε περίπτωση διακοπής ρεύματος το καθιστά ένα από τα ισχυρά εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής που θα βοηθούσαν στην αποκατάσταση του δικτύου 220 Kilovolt της Ιταλίας σε ένα τέτοιο σενάριο.
Καμία πιθανή δυσλειτουργία δεν πρέπει να παραμείνει απαρατήρητη
Για τους μηχανικούς της CVA, αυτός είναι ένας ακόμη λόγος για να διασφαλίζουν τη λειτουργικότητα αυτού και άλλων σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας της CVA ανά πάσα στιγμή, όπως επισημαίνει ο Antonino Sannolo, επικεφαλής μηχανικός του Τομέα Ηλεκτρομηχανικής του Τμήματος Επιχειρήσεων. «Μεταξύ άλλων, το τμήμα μας είναι υπεύθυνο για τη συντήρηση περίπου 70 υδροηλεκτρικών γεννητριών. Για να μπορούμε να προγραμματίζουμε με ακρίβεια τις εργασίες συντήρησης, πρέπει να γνωρίζουμε την κατάσταση των εγκαταστάσεων ανά πάσα στιγμή. Για το σκοπό αυτό, διενεργούμε μη καταστρεπτικές δοκιμές στα κύρια μηχανικά εξαρτήματα, καθώς και θερμικές επιθεωρήσεις, μέτρα ηλεκτρικής προστασίας, ηλεκτρικούς ελέγχους στις γεννήτριες και δοκιμές κραδασμών στα στηρίγματα των τουρμπίνων. Κάθε αναπτυσσόμενο σφάλμα που δεν ανιχνεύεται θα μπορούσε να οδηγήσει σε αστοχία των μηχανών και συνεπώς σε οικονομική ζημία.»
Επιτήρηση κατάστασης μέσω μετασκευής: πολυάριθμοι αισθητήρες σε τουρμπίνες και γεννήτριες ηλεκτρικού ρεύματος καταγράφουν τη συμπεριφορά κραδασμών των περιστρεφόμενων εξαρτημάτων καθώς και τη θερμοκρασία, την πίεση και τη ροή των ψυκτικών υγρών.
Τυποποίηση συστημάτων ελέγχου και επιτήρησης
Η κύρια πρόκληση αυτών των δοκιμών έγκειται στη γεωγραφική θέση των υδροηλεκτρικών σταθμών, οι οποίοι καλύπτουν ολόκληρο τη Valle d'Aosta - μία έκταση περίπου 3.200 τετραγωνικών χιλιομέτρων.
«Οι γεννήτριες δεν είναι επίσης πάντα εύκολα προσβάσιμες και μερικές από αυτές χτίστηκαν σε σπηλιές στα βουνά», εξηγεί ο Sannolo. «Με τη βοήθεια εταιρειών όπως η ifm, βρισκόμαστε τώρα στη διαδικασία ψηφιοποίησης όλων των εργοστασίων μας, προκειμένου να μειωθούν οι εργασίες επιτήρησης και η ανάγκη για επιτόπιες επιθεωρήσεις».
Στο πλαίσιο αυτό, τα υφιστάμενα συστήματα ελέγχου και επιτήρησης 22 υδροηλεκτρικών σταθμών στη Valle d'Aosta θα αναβαθμιστούν με τυποποιημένο τρόπο και θα καταστούν κεντρικά διαθέσιμα σε επίπεδο IT. Σύμφωνα με αυτόν τον στόχο, το εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας Valpelline έχει ήδη εξοπλιστεί με αισθητήρες κραδασμών από την ifm για να παρακολουθεί στενά τις απαιτήσεις συντήρησης των τουρμπίνων και των γεννητριών ηλεκτρικού ρεύματος ανά πάσα στιγμή. Πρόσθετοι αισθητήρες παρακολουθούν την πίεση και τη θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού.
Το κύκλωμα ψύξης και η παροχή νερού επίσης επιτηρούνται
Επίσης, η CVA χρησιμοποιεί ήδη υπερσύγχρονες λύσεις ψηφιοποίησης σε αρκετά από τα εργοστάσιά της. Στην περιοχή Covalou, για παράδειγμα, πολλά σημαντικά δεδομένα του εργοστασίου καταγράφονται από τους αισθητήρες της ifm και μεταδίδονται στο επίπεδο IT για να εξασφαλίζεται η λειτουργία του υδροηλεκτρικού εργοστασίου 41 Megawatt που κατασκευάστηκε το 1926. Εκτός από τη θερμοκρασία και την πίεση, εδώ επιτηρείται και η ροή του ψυκτικού. Επομένως, σε συνδυασμό με τα δεδομένα από τους αισθητήρες κραδασμών, λαμβάνεται μία ακριβής εικόνα της κατάστασης του εργοστασίου.
Πλατφόρμα IIoT: κεντρική ανάλυση δεδομένων και ειδοποιήσεις
Η CVA βασίζεται επίσης σε προηγμένα συστήματα σε επίπεδο IT. Ένα σχετικό παράδειγμα είναι το moneo, η πλατφόρμα IIoT της ifm. Δεν επιτρέπει μόνο την κεντρική παραμετροποίηση των υποδομών IO-Link και τη χρήση των μεταδιδόμενων δεδομένων των αισθητήρων για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας. Το moneo RTM αξιολογεί επίσης τα δεδομένα από τους αισθητήρες κραδασμών και ειδοποιεί τον χειριστή της εγκατάστασης σε περίπτωση υπέρβασης των προκαθορισμένων ορίων.
«Με το moneo, είμαστε σε θέση να συλλέγουμε ένα ευρύ φάσμα δεδομένων που επιτρέπει στους τεχνικούς μας να αναλύουν όλες τις τάσεις των κραδασμών σε πραγματικό χρόνο», εξηγεί ο Sannolo. «Τα τελευταία χρόνια έχουμε αναπτύξει μία νέα μέθοδο ανάλυσης που ουσιαστικά συνίσταται στη μείωση των επιτόπιων ελέγχων κατάστασης στο ελάχιστο, τους οποίους χρησιμοποιούμε μόνο όταν τα διαδικτυακά συστήματα ελέγχου υποδεικνύουν σφάλμα».
Εικόνα 1 + 2: Χρησιμοποιώντας το moneo, οι τεχνικοί συντήρησης της CVA αναλύουν λεπτομερώς τα δεδομένα από κάθε υδροηλεκτρικό εργοστάσιο.
Εικόνα 3: Τα δεδομένα από όλα τα ηλεκτρονικά συστήματα διάγνωσης της ifm συλλέγονται κεντρικά σε επίπεδο IT, όπου αναλύονται με το moneo, την πλατφόρμα IIoT της ifm.
Μακροπρόθεσμος στόχος: προληπτική συντήρηση
Η ενσωμάτωση όλων αυτών των δεδομένων σε ένα κεντρικό σύστημα επιτρέπει στους τεχνικούς και τους μηχανικούς της CVA να παρακολουθούν και να συγκρίνουν ευκολότερα όλες τις πληροφορίες ανά πάσα στιγμή. «Μεταφέρουμε όλες αυτές τις πληροφορίες των αισθητήρων σε μία βάση δεδομένων. Μακροπρόθεσμα, θέλουμε να δημιουργήσουμε μία γνήσια προληπτική συντήρηση. Πιστεύουμε ότι η αφετηρία για αυτόν τον φιλόδοξο στόχο είναι η εφαρμογή μιας καλής ανάλυσης των κραδασμών».
Με το moneo|Industrial AI Assistant, η ifm προσφέρει ήδη τη δυνατότητα χρήσης τεχνητής νοημοσύνης για την επιτήρηση της λειτουργικής κατάστασης των εγκαταστάσεων με μεγάλη ακρίβεια και της ακόμα πιο έγκαιρης αντίδραση σε επικείμενες ζημιές. Για τον σκοπό αυτόν, τα εργαλεία χρησιμοποιούν ιστορικά δεδομένα για να μάθουν την κανονική κατάσταση των εγκαταστάσεων. Βασιζόμενο σε αυτές τις πληροφορίες, το SmartLimitWatcher μπορεί να παρακολουθεί με ακρίβεια τη συμπεριφορά δυναμικής ταλάντωσης, ενώ το PatternMonitor εξετάζει μεμονωμένες τιμές σχετικών δεδομένων – όπως θερμοκρασία, πίεση ή ροή – για ανοδικές ή πτωτικές τάσεις, αυξανόμενη αστάθεια ή απότομες αλλαγές.
Αξιόπιστοι αισθητήρες ακόμα και σε δύσκολες συνθήκες
«Σε γενικές γραμμές, είμαστε πολύ ικανοποιημένοι με τα προϊόντα της ifm. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών και κατά τη λειτουργία, διαπιστώσαμε ότι είναι κατάλληλα για χρήση σε βιομηχανικό περιβάλλον όπως το δικό μας», συνοψίζει ο Manuel Bonjean, υπεύθυνος επικοινωνίας για την αυτοματοποίηση του υδροηλεκτρικού σταθμού της CVA.
«Οι αισθητήρες λειτουργούν τέλεια σε περιβάλλον με υγρασία, όπως αυτό που επικρατεί στα υδροηλεκτρικά μας εργοστάσια, αλλά και στις πολύ χαμηλές θερμοκρασίες που προκύπτουν συχνά κατά τις χειμερινές περιόδους στις Άλπεις. Οι λύσεις της ifm μας επιτρέπουν να επιτηρούμε τα συστήματά μας ολοένα και καλύτερα. Επιπλέον, μπορέσαμε επίσης να τυποποιήσουμε την τεχνολογία αισθητήρων που χρησιμοποιείται σε όλους τους υδροηλεκτρικούς μας σταθμούς, κάτι που μείωσε σημαντικά τον αριθμό και τη διακύμανση των ανταλλακτικών στο απόθεμα. Αυτό μειώνει τον προϋπολογισμό μας και διευκολύνει πολύ τον σχεδιασμό της συντήρησης για το τμήμα συντήρησης.» Ο Antonino Sannolo προσθέτει: «Στην αρχή, προμηθευόμασταν μόνο προϊόντα από την ifm. Όταν συνειδητοποιήσαμε ότι μπορούσαμε επίσης να αποκτήσουμε ένα σύστημα έτοιμο προς λειτουργία από την ifm, καθώς και την τεχνογνωσία για ανάλυση κραδασμών με βάση το IT, αποφασίσαμε να συνεργαστούμε ακόμα πιο στενά με την ifm και να πραγματοποιήσουμε μαζί την εγκατάσταση και την επιτόπου θέση σε λειτουργία. Το γεγονός ότι μπορούμε ακόμα να βασιζόμαστε στην τεχνογνωσία και την υποστήριξή της ifm, ακόμα και μετά την εφαρμογή όλων των συστημάτων, είναι σίγουρα κάτι που δεν μπορεί να προσφέρει κάθε προμηθευτής συστημάτων με αυτήν τη μορφή.»
Ορισμένοι από τους υδροηλεκτρικούς σταθμούς της CVA είναι σχεδόν 100 ετών, άλλοι είναι δύσκολο να προσπελαστούν και όλοι είναι διάσπαρτοι σε όλο τη Valle d'Aosta.
Συμπέρασμα
Με τη βοήθεια αποτελεσματικών, ολοκληρωμένων λύσεων ψηφιοποίησης, η ifm υποστηρίζει την ενεργειακή εταιρεία CVA στη λειτουργία των εγκαταστάσεων που είναι απαραίτητες για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στον πληθυσμό και στις επιχειρήσεις της Valle d'Aosta, η οποία παράγεται με βιώσιμο τρόπο - αξιόπιστα και μόνιμα.
