CVA – Digitalizirane hidroelektrarne
Energetsko podjetje CVA se zanaša na rešitve za spremljanje stanja podjetja ifm
Energetsko podjetje Compagnia Valdostana delle Acque (CVA) s sedežem v italijanski dolini Aosta proizvaja elektriko iz obnovljivih virov, zlasti z izkoriščanjem moči vode. Energija se proizvaja predvsem v 32 hidroelektrarnah v regiji s skupno močjo več kot 900 MW, ki jim bo do leta 2027 dodanih več kot 800 MW vetrnih in fotovoltaičnih zmogljivosti. Za zanesljivo delovanje vseh daljinsko vodenih elektrarn se podjetje zanaša na senzorje in programsko opremo specialista za avtomatizacijo ifm.
Od ustanovitve leta 2001 je podjetje CVA v povprečju proizvedlo okoli tri milijarde kilovatnih ur električne energije na leto. Hidroelektrarna z največjo letno proizvodnjo je elektrarna Valpelline, ki je bila zgrajena v petdesetih letih prejšnjega stoletja in se napaja iz akumulacije Place Moulin. Jezero zapira 155 metrov visok jez, katerega uporabna kapaciteta je 93 milijonov kubičnih metrov vode. Zaradi 1.000 metrov višinske razlike med jezom in elektrarno pride voda do turbin po cevovodu pod tlakom 100 barov.
Sistemsko omrežje
Hidroelektrična energija, proizvedena na ta način, zadostuje za pogon dveh 65-megavatnih turbin, ki proizvedeta do 330 gigavatnih ur na leto. Zaradi teh podatkov o zmogljivosti je elektrarna Valpelline pomembna ne le za oskrbo prebivalstva v dolini Aoste z energijo, ampak tudi za strateške energetske načrte Italije: dejstvo, da jo je mogoče zagnati v primeru izpada električne energije, jo uvršča med elektrarne, ki bi v takem scenariju pomagale obnoviti italijansko 220-kilovoltno omrežje.
Nobena morebitna okvara ne sme ostati neodkrita
To je razlog več, da inženirji podjetja CVA ves čas zagotavljajo funkcionalnost te in drugih elektrarn CVA, kot poudarja Antonino Sannolo, glavni inženir sektorja za elektrostrojništvo operativnega oddelka. »Naš oddelek je med drugim zadolžen za vzdrževanje okrog 70 hidroelektričnih generatorjev. Da lahko vzdrževalna dela natančno načrtujemo, moramo ves čas poznati stanje obratov. V ta namen izvajamo neporušitvene teste glavnih mehanskih komponent, kot tudi toplotne preglede, električne zaščitne ukrepe, električne preglede generatorjev in vibracijske teste na nosilcih turbin. Kakršna koli napaka, ki se razvije in ostane neodkrita, lahko povzroči okvaro stroja in s tem gospodarsko izgubo.«
Spremljanje stanja z naknadno vgradnjo: številni senzorji na turbinah in električnih generatorjih beležijo nihanje vrtečih se komponent ter temperaturo, tlak in pretok hladilnih sredstev.
Standardizacija krmilnih in nadzornih sistemov
Glavni izziv teh testov je geografska lega hidroelektrarn, ki pokrivajo celotno dolino Aoste – območje veliko približno 3200 kvadratnih kilometrov.
»Generatorji prav tako niso vedno lahko dostopni in nekateri od njih so bili zgrajeni v jamah v gorah,« pojasnjuje Sannolo. »S pomočjo podjetij, kot je ifm, smo zdaj v procesu digitalizacije vseh naših obratov, da bi zmanjšali napor pri spremljanju in potrebo po pregledih na kraju samem.«
V zvezi s tem je treba obstoječe krmilne in nadzorne sisteme 22 hidroelektrarn v dolini Aoste nadgraditi na standardiziran način in dati centralno na voljo na IT-ravni. V skladu s tem ciljem je bila elektrarna Valpelline že opremljena s senzorji za vibracije podjetja ifm, da bi ves čas skrbno spremljali zahteve po vzdrževanju turbin in generatorjev. Dodatni senzorji spremljajo tlak in temperaturo hladilnega sredstva.
Nadzorujeta se tudi hladilni krog in oskrba z vodo
CVA tudi že uporablja najsodobnejše digitalizacijske rešitve v več svojih obratih. Na lokaciji Covalou na primer senzorji ifm beležijo številne pomembne podatke o obratu in jih prenašajo na IT-raven, da se zagotovi delovanje 41-megavatne hidroelektrarne, zgrajene leta 1926. Poleg temperature in tlaka se tukaj spremlja tudi pretok hladilnega sredstva. V kombinaciji s podatki iz senzorjev vibracij je tako mogoče dobiti natančen pregled stanja naprave.
Platforma IIoT: centralizirana analiza podatkov in alarmi
CVA se tudi na IT-ravni opira na najsodobnejše sisteme. En primer tega je moneo, platforma IIoT podjetja ifm. moneo RTM ne omogoča le osrednje nastavitve parametrov infrastruktur IO-Link in uporabo prenesenih senzorskih podatkov za optimizacijo procesa, ampak tudi ovrednoti podatke iz senzorjev vibracij in opozori upravljavca obrata, če so presežene vnaprej nastavljene mejne vrednosti.
»Z moneo lahko zbiramo široko paleto podatkov, ki našim tehnikom omogočajo analizo vseh trendov vibracij v realnem času,« pojasnjuje Sannolo. »V zadnjih nekaj letih smo razvili novo metodo analize, ki v bistvu obsega zmanjšanje preverjanj stanja na kraju samem na minimum in jih uporablja le, ko spletni testni sistemi pokažejo napako.«
Slika 1 + 2: Z uporabo platforme moneo vzdrževalci podjetja CVA podrobno analizirajo podatke iz vsake hidroelektrarne.
Slika 3: Podatki iz vse diagnostične elektronike ifm se zbirajo centralno na IT-ravni, kjer se analizirajo z moneo, platformo IIoT družbe ifm.
Dolgoročni cilj: predvidljivo vzdrževanje
Integracija vseh teh podatkov v centraliziran sistem omogoča tehnikom in inženirjem podjetja CVA, da kadar koli lažje sledijo in primerjajo vse informacije. »Vse te informacije senzorjev prenesemo v zbirko podatkov. Dolgoročno želimo ustvariti pristno predvidljivo vzdrževanje. Verjamemo, da je izhodišče za ta ambiciozen cilj izvedba dobre analize vibracij.«
Z moneo|Industrial AI Assistant ifm že ponuja možnost uporabe umetne inteligence za zelo natančno spremljanje zdravstvenega stanja obratov in še hitrejši odziv na grozečo škodo. Za to orodja uporabljajo zgodovinske podatke, da se naučijo normalnega stanja obratov. Na podlagi tega znanja lahko SmartLimitWatcher natančno spremlja dinamično nihanje, medtem ko PatternMonitor pregleduje posamezne vrednosti ustreznih podatkov – kot so temperatura, tlak ali pretok – za naraščajoče ali padajoče trende, naraščajočo volatilnost ali skoke vrednosti.
Zanesljivi senzorji tudi v zahtevnih okoljih
»Na splošno smo z izdelki ifm zelo zadovoljni. Med testiranji in delovanjem smo ugotovili, da so primerni za uporabo v industrijskih okoljih, kot je naše,« povzema Manuel Bonjean, kontaktna oseba za avtomatizacijo hidroelektrarne podjetja CVA.
»Senzorji odlično delujejo v vlažnih okoljih, kot jih najdemo v naših hidroelektrarnah, in tudi pri zelo nizkih temperaturah, ki pogosto prevladujejo v alpskih zimah. Rešitve podjetja ifm nam omogočajo vedno boljši nadzor nad našimi sistemi. Poleg tega nam je uspelo standardizirati senzorsko tehnologijo, ki se uporablja v vseh naših hidroelektrarnah, kar je znatno zmanjšalo število in raznolikost rezervnih delov na zalogi. To razbremeni naš proračun in olajša načrtovanje vzdrževanja za naš vzdrževalni oddelek.« Antonino Sannolo dodaja: »Sprva smo pri ifm kupovali le komponente. Ko smo nato spoznali, da lahko pri njih dobimo tudi sistem na ključ, pa tudi strokovno znanje za analizo vibracij na podlagi informacijske tehnologije, smo se odločili še tesneje sodelovati s podjetjem ifm in skupaj izvesti montažo in zagon na kraju samem. Dejstvo, da se lahko še vedno zanesemo na njihovo strokovno znanje in podporo tudi po implementaciji vseh sistemov, je zagotovo nekaj, česar v takšni obliki ne more ponuditi vsak ponudnik sistemov.«
Nekatere hidroelektrarne CVA so stare skoraj 100 let, druge so težko dostopne in vse so razpršene po celotni dolini Aoste.
Zaključek
S pomočjo učinkovitih integriranih rešitev za digitalizacijo ifm podpira energetsko podjetje CVA pri upravljanju obratov, ki so potrebni za oskrbo prebivalstva in podjetij v dolini Aoste s trajnostno proizvedeno električno energijo – zanesljivo in trajno.
