CVA – Дигитализирани водноелектрически централи
Енергийната компания CVA разчита на решения за мониторинг на състоянието от ifm
Енергийната компания Compagnia Valdostana delle Acque (CVA), базирана в италианската долина Аоста, генерира електричество от възобновяеми източници, по-специално чрез овладяване на силата на водата. Енергията се генерира основно в 32-те водноелектрически централи в региона с общ капацитет от над 900 MW, към които до 2027 г. ще бъдат добавени повече от 800 MW вятърни и фотоволтаични мощности. За да осигури надеждна работа на всички дистанционно управлявани електроцентрали, компанията разчита на сензори и софтуер от специалиста по автоматизация ifm.
От основаването си през 2001 г., CVA генерира средно около три милиарда киловатчаса електроенергия годишно. Водноелектрическата централа с най-голямо годишно производство е електроцентралата Valpelline, която е построена през 50-те години на миналия век и се захранва от резервоара Place Moulin. Язовир с височина 155 метра затваря езерото, което има използваем капацитет от 93 милиона кубически метра вода. Поради 1000-та метра разлика в надморската височина между язовира и електроцентралата, водата достига до турбините по тръбопровода под налягане от 100 бара.
Системна мрежа
Генерираната по този начин водноелектрическа енергия е достатъчна за задвижване на две 65-мегаватови турбини, които произвеждат до 330 гигаватчаса годишно. Тези данни за ефективността правят електроцентралата Valpelline важна не само за снабдяването с енергия на населението в долината Аоста, но и за стратегическите енергийни планове на Италия: фактът, че може да бъде стартирана в случай на прекъсване на тока, я прави една от електроцентралите, които биха помогнали за възстановяването на 220-киловолтовата мрежа на Италия при такъв сценарий.
Нито една възможна неизправност не трябва да остава незабелязана
Още по-голяма причина за инженерите на CVA да гарантират функционалността на тази и други електроцентрали на CVA по всяко време, както посочва Антонино Саноло, който е инженерът, отговарящ за отдела за електромеханично инженерство на отдела за операции. „Освен всичко друго, нашият отдел отговаря за поддръжката на около 70 водноелектрически генератора. За да можем да планираме точно работата по поддръжката, трябва да знаем състоянието на инсталациите по всяко време. За тази цел извършваме безразрушителни тестове на основните механични компоненти, както и термични инспекции, електрически защитни мерки, електрически проверки на генераторите и вибрационни тестове на турбинните опори. Всяка възникваща повреда, която остава незабелязана, може да доведе до повреда на машината и следователно до икономически загуби.“
Мониторинг на състоянието чрез преоборудване: многобройните сензори на турбините и генераторите на електроенергия записват поведението на вибрациите на въртящите се компоненти, както и температурата, налягането и потока на охлаждащите течности.
Стандартизация на системите за контрол и мониторинг
Основното предизвикателство на тези тестове се крие в географското местоположение на водноелектрическите централи, които покриват цялата долина Аоста - площ от около 3200 квадратни километра.
„Генераторите също не винаги са лесно достъпни и някои от тях са построени в пещери в планините“, обяснява Саноло. „С помощта на компании като ifm сега сме в процес на дигитализиране на всички наши инсталации, за да намалим усилията за наблюдение и необходимостта от проверки на място.“
В това отношение съществуващите системи за контрол и наблюдение на 22 водноелектрически централи в долината Аоста трябва да бъдат надградени по стандартизиран начин и да бъдат предоставени централно на ИТ ниво. В съответствие с тази цел, електроцентралата Valpelline вече е оборудвана със сензори за вибрации от ifm, за да следи отблизо изискванията за поддръжка на турбините и генераторите на електроенергия по всяко време. Допълнителни сензори следят налягането и температурата на охлаждащата течност.
Охлаждащата верига и водоснабдяването също се наблюдават
CVA също така вече използва най-съвременни решения за дигитализация в няколко от своите заводи. В обекта в Ковалоу, например, много важни данни за централата се записват от сензори на ifm и се предават на ИТ ниво, за да се осигури работата на 41-мегаватовата водноелектрическа централа, построена през 1926 г. Освен температурата и налягането, тук се следи и потокът на охлаждащата течност. В комбинация с данните от сензорите за вибрации може да се получи прецизен преглед на състоянието на централата.
IIoT платформа: централизиран анализ на данни и аларми
CVA разчита и на най-съвременни системи на ИТ ниво. Един пример за това е moneo, IoT платформата на ifm. Той не само позволява централна настройка на параметрите на IO-Link инфраструктурите и използването на предадените сензорни данни за оптимизиране на процеса. moneo RTM също така оценява данните от сензорите за вибрации и предупреждава оператора на инсталацията, ако предварително зададените прагове са превишени.
„С moneo ние сме в състояние да събираме широк набор от данни, които позволяват на нашите техници да анализират всички вибрационни тенденции в реално време,“ обяснява Санноло. „През последните няколко години ние разработихме нов метод за анализ, който по същество се състои в намаляване на проверките на състоянието на място до минимум, като ги използваме само когато онлайн системите за тестване показват неизправност.“
Изображение 1 + 2: Използвайки moneo, техниците по поддръжка на CVA анализират данните от всяка водноелектрическа централа в детайли.
Изображение 3: Данните от цялата диагностична електроника на ifm се събират централно на ИТ ниво, където се анализират с moneo, IIoT платформата на ifm.
Дългосрочна цел: профилактично техническо обслужване
Интегрирането на всички тези данни в централизирана система позволява на техниците и инженерите на CVA да проследяват и сравняват цялата информация по-лесно по всяко време. „Прехвърляме цялата тази сензорна информация в база данни. В дългосрочен план искаме да създадем истинска предсказуема поддръжка. Вярваме, че отправната точка за тази амбициозна цел е прилагането на добър анализ на вибрациите.“
С moneo|Industrial AI Assistant, ifm вече предлага възможността за използване на изкуствен интелект за много прецизно наблюдение на техническата изправност на инсталациите и дори по-ранна реакция при предстоящи щети. За тази цел инструментите използват исторически данни, за да научат нормалното състояние на инсталациите. Опирайки се на това знание, SmartLimitWatcher може прецизно да наблюдава поведението на динамичните колебания, докато PatternMonitor изследва отделните стойности на съответните данни – като температура, налягане или поток – за нарастващи или спадащи тенденции, нарастваща променливост или скокове.
Надеждни сензори дори в предизвикателни среди
„Като цяло сме много доволни от продуктите на ifm. По време на тестовете и работа установихме, че те са подходящи за използване в индустриални среди като нашата,“ обобщава Мануел Бонжан (Manuel Bonjean), лице за контакт по автоматизацията на водноелектрическата централа на CVA.
„Сензорите работят перфектно във влажна среда, като тази в нашите водноелектрически централи, а също и при много ниските температури, които често преобладават през алпийските зими. Решенията на ifm ни позволяват да наблюдаваме нашите системи все по-добре. Освен това успяхме да стандартизираме сензорната технология, използвана във всички наши водноелектрически централи, което значително намали броя и вариантите на резервните части на склад. Това облекчава нашия бюджет и прави планирането на поддръжката много по-лесно за нашия отдел по поддръжка.“ Антонино Санноло добавя: „Първоначално купувахме само компоненти от ifm. След това, когато разбрахме, че можем да получим и система до ключ от тях, както и експертизата за ИТ базиран анализ на вибрациите, решихме да работим още по-тясно с ifm и да извършим заедно монтажа и пускането в експлоатация на място. Фактът, че все още можем да разчитаме на техния опит и подкрепа, дори след като всички системи са внедрени, със сигурност е нещо, което не всеки доставчик на системи може да предложи в тази форма.“
Някои от водноелектрическите централи на CVA са на почти 100 години, други са труднодостъпни и всички са разпръснати из долината Аоста.
Заключение
С помощта на ефективните, интегрирани решения за цифровизация, ifm подкрепя енергийната компания CVA при експлоатацията на инсталациите, които са необходими за снабдяването на населението и компаниите в долината Аоста с устойчиво генерирана електроенергия - надеждно и постоянно.
