CVA – Digitaliserade vattenkraftverk
Energibolaget CVA förlitar sig på lösningar för tillståndsövervakning från ifm
Energibolaget Compagnia Valdostana delle Acque (CVA), med hemvist i den italienska Aostadalen, genererar el från förnybara källor, framför allt vattenkraft. Energin genereras huvudsakligen i regionens 32 vattenkraftverk med en total kapacitet på över 900 MW, till vilka mer än 800 MW vind- och solcellskapacitet kommer att läggas till fram till 2027. För att säkerställa tillförlitlig drift av alla fjärrstyrda kraftverk förlitar sig företaget på givare och programvara från automationsspecialisten ifm.
Sedan starten 2001 har CVA producerat i genomsnitt cirka tre miljarder kilowattimmar el per år. Det vattenkraftverk som har den högsta årsproduktionen är Valpelline-kraftverket, som byggdes på 1950-talet och matas från Place Moulin-reservoaren. En 155 meter hög damm stänger av sjön, som har en användbar kapacitet på 93 miljoner kubikmeter vatten. På grund av den 1 000 meter stora höjdskillnaden mellan dammen och kraftverket når vattnet turbinerna genom rörledningen med ett tryck på 100 bar.
Viktigt för elnätet
Den vattenkraft som genereras på detta sätt är tillräcklig för att driva två 65-megawattsturbiner som producerar upp till 330 gigawattimmar per år. Dessa prestandasiffror gör Valpelline-kraftverket viktigt inte bara för energiförsörjningen till befolkningen i Aostadalen, utan också för Italiens strategiska energiplaner: Det faktum att det kan startas upp vid ett strömavbrott gör det till ett av de kraftverk som skulle kunna bidra till att återställa Italiens 220-kilovoltsnät i ett sådant scenario.
Inget möjligt fel får förbli oupptäckt
Desto större anledning för CVA:s ingenjörer att alltid garantera att detta och CVA:s andra kraftverk fungerar, vilket Antonino Sannolo, ansvarig ingenjör för avdelningen för elektromekanisk teknik på driftavdelningen, påpekar. "Vår avdelning ansvarar bland annat för underhållet av cirka 70 vattenkraftsgeneratorer. För att kunna planera underhållsarbetet på ett korrekt sätt måste vi hela tiden känna till anläggningarnas tillstånd. För detta ändamål utför vi oförstörande tester på de viktigaste mekaniska komponenterna, samt termiska inspektioner, elektriska skyddsåtgärder, elektriska kontroller av generatorerna och vibrationstester på turbinstöden. Om det finns fel som inte upptäcks kan det leda till maskinfel och därmed ekonomiska förluster."
Tillståndsövervakning genom eftermontering: Många givare på turbiner och kraftgeneratorer registrerar vibrationsbeteendet hos roterande komponenter samt temperatur, tryck och flöde av kylmedel.
Standardisering av styr- och övervakningssystem
Den största utmaningen med dessa tester ligger i vattenkraftverkens geografiska läge, som omfattar hela Aostadalen – ett område på cirka 3 200 kvadratkilometer.
"Generatorerna är inte heller alltid lättillgängliga och en del av dem byggdes i grottor i bergen", förklarar Sannolo. "Med hjälp av företag som ifm håller vi nu på att digitalisera alla våra anläggningar för att minska övervakningsarbetet och behovet av inspektioner på plats."
I detta avseende ska de befintliga styr- och övervakningssystemen i 22 vattenkraftverk i Aostadalen uppgraderas på ett standardiserat sätt och göras centralt tillgängliga på IT-nivå. I linje med detta mål har kraftverket i Valpelline redan utrustats med vibrationsgivare från ifm för att det hela tiden ska gå att övervaka underhållsbehovet för turbinerna och kraftgeneratorerna. Ytterligare givare övervakar kylvätskans tryck och temperatur.
Kylkretsen och vattentillförseln övervakas också
CVA använder också redan avancerade digitaliseringslösningar i flera av sina anläggningar. På Covalou-anläggningen registreras till exempel många viktiga anläggningsdata av ifm-givare och överförs till IT-nivån för att säkerställa driften av det stora vattenkraftverket med kapaciteten 41 megawatt som byggdes 1926. Förutom temperatur och tryck övervakas även kylvätskeflödet här. I kombination med data från vibrationsgivarna kan man på så sätt få en exakt överblick över anläggningens tillstånd.
IIoT-plattform: centraliserad dataanalys och larmgivning
CVA förlitar sig också på avancerade system på IT-nivå. Ett exempel på detta är moneo, ifm:s IIoT-plattform. Den möjliggör inte bara central parameterinställning av IO-Link-infrastrukturer och användning av överförda givardata för processoptimering. moneo RTM utvärderar också data från vibrationsgivarna och varnar anläggningsoperatören om förinställda tröskelvärden överskrids.
"Med moneo kan vi samla in en mängd olika data som gör det möjligt för våra tekniker att analysera alla vibrationstrender i realtid", förklarar Sannolo. "Under de senaste åren har vi utvecklat en ny analysmetod som i huvudsak går ut på att reducera tillståndskontrollerna på plats till ett minimum och endast använda dem när online-testsystemen indikerar ett fel."
Bild 1 + 2: Med hjälp av moneo analyserar CVA:s underhållstekniker data från varje vattenkraftverk i detalj.
Bild 3: Data från all ifm-diagnoselektronik samlas in centralt på IT-nivå, där de analyseras med moneo, IIoT-plattformen från ifm.
Långsiktigt mål: förebyggande underhåll
Genom att integrera alla dessa data i ett centraliserat system kan CVA:s tekniker och ingenjörer lättare spåra och jämföra all information när som helst. "Vi överför all denna givarinformation till en databas. På lång sikt vill vi skapa ett verkligt förebyggande underhåll. Vi tror att utgångspunkten för detta ambitiösa mål är att genomföra en bra vibrationsanalys."
Med moneo|Industrial AI Assistant erbjuder ifm redan nu möjligheten att använda artificiell intelligens för att övervaka anläggningarnas funktionsstatus mycket exakt och reagera ännu tidigare på risken för kommande skador. För att göra detta använder verktygen historiska data för att lära sig anläggningarnas normala tillstånd. Med hjälp av denna kunskap kan SmartLimitWatcher exakt övervaka det dynamiska svängningsbeteendet, medan PatternMonitor undersöker enskilda relevanta datavärden – t.ex. temperatur, tryck eller flöde – för att identifiera stigande eller fallande trender, ökande volatilitet eller hastiga uppgångar.
Tillförlitliga givare även i krävande miljöer
"Sammantaget är vi mycket nöjda med produkterna från ifm. Under testerna och i drift har vi konstaterat att de lämpar sig för användning i industriella miljöer som vår", sammanfattar Manuel Bonjean, kontaktperson för automationen i CVA:s vattenkraftverk.
"Givarna fungerar perfekt i fuktiga miljöer, som de som finns i våra vattenkraftverk, och även i de mycket låga temperaturer som ofta råder under vintrarna i Alperna. Lösningarna från ifm gör att vi kan övervaka våra system på ett allt bättre sätt. Dessutom har vi kunnat standardisera den givarteknik som används i alla våra vattenkraftverk, vilket avsevärt har minskat antalet reservdelar i lager och variationen i dessa. Det avlastar vår budget och gör underhållsplaneringen mycket enklare för vår underhållsavdelning." Antonino Sannolo tillägger: "Till en början köpte vi bara komponenter från ifm. När vi sedan insåg att vi också kunde få ett nyckelfärdigt system från dem, liksom expertisen för IT-baserad vibrationsanalys, bestämde vi oss för att samarbeta ännu närmare med ifm och att utföra installationen och driftsättningen på plats tillsammans. Det faktum att vi kan lita på deras expertis och stöd också efter att alla system har implementerats är verkligen något som inte alla systemleverantörer kan erbjuda i den här formen."
Några av CVA:s vattenkraftverk är nästan hundra år gamla, andra är svårtillgängliga och alla är utspridda över hela Aostadalen.
Slutsats
Med hjälp av effektiva integrerade digitaliseringslösningar hjälper ifm energibolaget CVA att driva de anläggningar som krävs för att förse befolkningen och företagen i Aostadalen med hållbart producerad el – tillförlitligt och permanent.
