CVA –數位化水力發電廠
能源公司 CVA 依賴 ifm 的狀態監控解決方案
總部位於義大利奧斯塔谷的能源公司 Compagnia Valdostana delle Acque (CVA) 利用可再生能源發電,尤其是利用水的力量。能量的產生主要來自該地區的 32 座水力發電廠,總容量超過 900 MW,到 2027 年,將增加 800 MW 以上的風能和太陽能發電容量。為了確保所有遠端控制發電廠的可靠運行,該公司依賴自動化專家 ifm 提供的感測器和軟體。
自 2001 年成立以來,CVA 平均每年發電量約 30 億千瓦時。年產量最高的水力發電廠是 Valpelline 發電廠,建於 1950 年代,由 Place Moulin 水庫供水。155 公尺高的大壩封閉了該湖,可用水量為 9,300 萬立方公尺。由於大壩和發電廠之間有 1000 公尺的海拔差異,水以 100 bar的壓力通過管道到達渦輪機。
系統網路
以這種方式產生的水力發電足以驅動兩台 65 兆瓦渦輪機,每年發電量高達 330 GWh(GigaWatt hours)。透過這些效能資料可以得知,Valpelline 發電廠不僅對於為奧斯塔谷的居民提供能源而言很重要,而且對於義大利的戰略能源計畫也很重要:它可以在停電時啟動,這使其成為在這種情況下幫助恢復義大利 220 千瓦電網的發電廠之一。
任何可能的故障均不得漏檢
正如營運部負責機電工程分部的工程師 Antonino Sannolo 指出的那樣,CVA 的工程師更有理由始終保證此發電廠和其他 CVA 發電廠的正常運行。「除此之外,我們部門還負責維護大約 70 台水力發電機。為了能夠準確地規劃維護工作,我們需要隨時了解設備的狀況。為此,我們對主要機械部件進行無損測試,並對發電機進行熱檢查、電氣保護措施、電氣檢查,還有對渦輪機支架進行振動測試。如有任何故障發生但未偵測到,則可能導致機器故障,從而造成經濟損失。」
控制和監控系統標準化
這些測試的主要挑戰在於水力發電廠的地理位置,它們覆蓋面積約 3,200 平方公里的整個奧斯塔谷。
「發電機並非總能輕鬆到達,其中一些還建在山洞裡,」Sannolo 解釋道。「在 ifm 等公司的幫助下,我們現在正在對所有設備進行數位化,以減少監控工作和現場檢查的必要。」
在這方面,奧斯塔谷 22 座水力發電廠的現有控制和監控系統將以標準化方式升級,並在 IT 層級集中整合利用。為了實現這一目標,Valpelline 發電廠已經配備了 ifm 的振動感測器,以便隨時密切關注渦輪機和發電機的維護需求。額外的感測器,監控冷卻液的壓力和溫度。
冷卻迴路和供水亦予以監測
CVA 也已經在其多個發電廠中使用最先進的數位化解決方案。例如,在 Covalou 發電廠,許多重要的設備資料均由 ifm 感測器記錄並傳輸至 IT 層級,以確保 1926 年建成的 41 MW水力發電廠的正常運作。除了溫度和壓力之外,這裡還監測冷卻液流量。結合振動感測器的資料,從而可準確了解發電廠的狀況。
IIoT平台:集中資料分析和警報
CVA 也依賴 IT 層面的一流系統。ifm 的 IIoT 平台 Moneo 就是一個例子。它不僅可供實現 IO-Link 基礎設施的集中參數設定,還可以使用傳輸的感測器資料來優化流程。moneo|RTM 也會評估來自振動感測器的資料,並在超出預設閾值時向發電廠操作員發出警報。
「透過 moneo,我們能夠收集廣泛的資料,讓我們的技術人員能夠即時分析所有振動趨勢,」Sannolo解釋道。「在過去的幾年裡,我們開發了一種新的分析方法,其本質是將現場狀況檢查減少到最低限度,僅在線上測試系統指示故障時才行動。」
影像1+2:使用 moneo,CVA 的維護技術人員能夠細緻地分析來自各個水電站的資料。
影像3:所有 ifm 診斷電子裝置的資料均在 IT 層級集中收集,並使用 ifm 的 IIoT 平台 moneo 進行分析。
長期目標:預測性維護
將所有這些資料整合到一個集中式系統中,使得 CVA 的技術人員和工程師能夠隨時更輕鬆地追蹤和對比所有資訊。「我們將所有這些感測器資訊傳輸到資料庫中。從長遠來看,我們希望構建真正的預測性維護。我們相信,這一雄心勃勃的目標的第一步就是落實充分的振動分析。」
透過 moneo|Industrial AI Assistant,ifm 已提供利用人工智慧非常精確地監測設備健康狀態,並更早對即將發生的損壞做出響應的可能性。為此,這些工具運用歷史資料,來了解設備的正常狀態。利用這些知識,SmartLimitWatcher 可以精確監控動態振盪狀況,而 PatternMonitor 檢查相關資料的各個值 - 例如溫度、壓力或流量,以了解上升或下降的趨勢、增加的波動性或急遽的變化。
在充滿挑戰的環境中,也非常可靠的感測器
「總的來說,我們對 ifm 的產品非常滿意。在測試和運行過程中,我們發現它們適合在像我們這樣的工業環境中使用,」CVA 水力發電廠自動化聯絡人 Manuel Bonjean 總結道。
「感測器在潮濕環境中,例如我們水力發電廠的環境,以及阿爾卑斯冬季經常出現的極低溫度下也能完美工作。ifm 的解決方案讓我們能夠更全面地監控我們的系統。此外,我們還能夠標準化我們所有水力發電廠使用的感測器技術,從而大大減少了庫存備件的數量和差異。這緩解了我們的預算,並讓我們維護部門的維護規劃變得更加輕鬆。」Antonino Sannolo 補充說:「起初,我們只從 ifm 購買組件。後來,當我們意識到我們還可以從他們那裡獲得統包系統以及基於 IT 的振動分析的專業知識時,我們決定與 ifm 更密切地合作,共同進行現場安裝和調試。事實上,即使在所有系統都已實施之後,我們仍然可以依賴他們的專業知識和支援,這當然不是每家系統供應商都能以這種形式提供的。」
CVA 的一些水力發電廠已有近 100 年的歷史,有些廠則難以到達,而且全部分散在奧斯塔谷各處。