CVA – Digitaliserede vandkraftværker
Energivirksomheden CVA sætter anvender tilstandsovervågningsløsninger fra ifm
Energivirksomheden Compagnia Valdostana delle Acque (CVA) med hjemsted i italienske Valle d'Aosta genererer elektricitet fra vedvarende energikilder ved især at udnytte vandets kraft. Energien genereres primært i regionens 32 vandkraftværker med en samlet kapacitet på over 900 MW, hvortil vind- og solcellekapacitet på mere end 800 MW vil blive tilføjet senest i 2027. For at sikre at alle fjernstyrede kraftværker fungerer pålideligt, sætter virksomheden sætter sin lid til sensorer og software fra automatiseringsspecialisten ifm.
Siden CVA blev stiftet i 2001 har de i gennemsnit genereret ca. tre mia. kWh om året. Vandkraftværket med den højeste årlige produktion er Valpelline-kraftværket, der blev bygget 1950’erne, og som forsynes af Place Moulin-reservoiret. En 155 meter høj dæmning lukker søen, der har en tilgængelig kapacitet på 93 millioner kubikmeter vand. På grund af en højdeforskel på 1.000 meter mellem dæmning og kraftværk når vandet turbinerne gennem rørledningen med et tryk på 100 bar.
Systemisk netværk
Vandkraften, der genereres på denne måde, er tilstrækkelig til at drive to turbiner på 65 megawatt, der producerer op til 330 GWh om året. Disse ydelsesdata gør Valpelline-kraftværket vigtigt, ikke kun til at forsyne befolkningen i Valle d'Aosta med energi, men også for Italiens strategiske energiplaner: det faktum at det kan startes op i tilfælde af et blackout gør det til et af de kraftværker, der ville hjælpe med at gendanne Italiens net på 220 kV i et sådant scenarie.
Ingen mulig fejlfunktion må forblive uopdaget
Al mulig grund for CVA’s ingeniører til altid at garantere dette og andre CVA-kraftværkers funktionalitet, som Antonino Sannolo, der er ingeniør med ansvar for driftsafdelingens elektromekaniske ingeniørafdeling, påpeger. "Vores afdeling er blandt andet ansvarlig for vedligeholdelsen af ca. 70 vandkraftgeneratorer. For at kunne planlægge vedligeholdelsesarbejde nøjagtigt skal vi altid kende kraftværkernes tilstand. Til dette formål udfører vi ikke-destruktive prøvninger af de primære mekaniske komponenter og termiske inspektioner, foranstaltninger til beskyttelse mod elektricitet, elektriske kontroller på generatorerne og vibrationstests på turbineunderstøtningerne. Enhver fejl, der er ved at udvikle sig, og som forbliver uopdaget, kan medføre maskinfejl og dermed økonomiske tab."
Tilstandsovervågning gennem opgradering: adskillige sensorer på turbiner og elgeneratorer registrerer roterende komponenters vibrationsmønster og temperatur, tryk og kølemiddelflow.
Standardisering af styre- og overvågningssystem
Den største udfordring ved disse tests er den geografiske placering af vandkraftværkerne, som dækker hele Valle d'Aosta - et område på ca. 3.200 kvadratkilometer.
"Generatorerne er heller ikke altid let tilgængelige, og nogle af dem blev bygget i grotter i bjergene," forklarer Sannolo. ”Med hjælp fra virksomheder som ifm er vi nu ved at digitalisere alle vores kraftværker for at reducere overvågningsarbejdet og behovet for inspektioner på stedet.”
I denne forbindelse skal de eksisterende styre- og overvågningssystemer på 22 vandkraftværker i Valle d'Aosta opgraderes på en standardiseret måde og gøres centralt tilgængelige på IT-niveau. I overensstemmelse med dette mål er Valpelline-kraftværket allerede blevet udstyret med vibrationssensorer fra ifm for at altid at holde øje med turbinernes og elgeneratorernes vedligeholdelseskrav. Yderligere sensorer overvåger kølemidlets tryk og temperatur.
Kølekredsløbet og vandforsyningen bliver også overvåget
Desuden bruger CVA allerede avancerede digitaliseringsløsninger i flere af deres kraftværker. I for eksempel Covalou bliver mange vigtige kraftværksdata registreret af sensorer fra ifm og sendt til IT-niveauet for at sikre driften af vandkraftværket på 41 megawatt, der blev bygget i 1926. Ud over temperaturen og trykket bliver kølemiddelflowet også overvåget her. Kombineret med dataene fra vibrationssensorerne kan man dermed få et præcist overblik over kraftværkets tilstand.
IIoT-platform: centraliseret dataanalyse og centraliserede alarmer
CVA anvender også avancerede systemer på IT-niveauet. Et eksempel på dette er moneo, som er IIoT-platformen fra ifm. Den giver ikke kun mulighed for central parameterindstilling af IO-Link infrastrukturer og brug af sendte sensordata til procesoptimering. moneo RTM evaluerer også dataene fra vibrationssensorerne og advarer kraftværkets operatør, hvis forudindstillede tærskler overskrides.
"Med moneo er vi i stand til at indsamle en lang række data, der giver vores teknikere mulighed for at analysere alle vibrationstendenser i realtid," forklarer Sannolo. "I de seneste par år har vi udviklet en ny analysemetode, der hovedsageligt består i at reducere tilstandskontroller på stedet til et minimum ved kun at bruge dem, når online-testsystemerne indikerer en fejl."
Billede 1 + 2: Ved hjælp af moneo analyserer CVA’s vedligeholdelsesteknikere dataene fra hvert vandkraftværk i detaljer.
Billede 3: Dataene fra al diagnoseelektronik fra ifm indsamles centralt på IT-niveau, hvor de analyseres med moneo, som er IIoT-platformen fra ifm.
Langsigtet mål: forebyggende vedligeholdelse
At integrere alle disse data i et centraliseret system giver CVA’s teknikere og ingeniører mulighed for at spore og sammenligne alle oplysninger på en nemmere måde og til enhver tid. "Vi overfører alle disse sensoroplysninger til en database. På langt sigt ønsker at vi skabe reel forebyggende vedligeholdelse. Vi tror på, at startpunktet for dette ambitiøse mål er at implementere en god vibrationsanalyse."
Med moneo|Industrial AI Assistant tilbyder ifm allerede muligheden for at bruge kunstig intelligens til meget præcis overvågning af anlægs tilstand og reagere endnu tidligere på overhængende beskadigelse. For at gøre dette bruger værktøjerne historiske data til at lære kraftværkernes normale tilstand at kende. Ved at trække på denne viden kan SmartLimitWatcher præcist overvåge den dynamiske svingningsreaktion, samtidig med at PatternMonitor undersøger relevante datas individuelle værdier – som f.eks. temperatur, tryk eller flow – for stigende eller faldende tendenser, der øger volatilitet eller spring.
Pålidelige sensorer, selv i udfordrende omgivelser
"Generelt er vi meget tilfredse med produkterne fra ifm. Under afprøvningerne og i drift har vi konstateret, at de er egnet til brug i industriomgivelser som vores,” opsummerer Manuel Bonjean, kontaktperson for automatisering af CVA’s vandkraftværk.
"Sensorerne fungerer perfekt i fugtige omgivelser som de, der findes i vores vandkraftværker, og ved meget lave temperaturer, som ofte hersker i alpevintre. Løsningerne fra ifm giver os mulighed for at overvåge vores systemer endnu bedre. Derudover har vi også været i stand til at standardisere sensorteknologien, der anvendes i alle vores vandkraftværker, hvilket i betydelig grad har reduceret antallet og variansen af reservedele på lager. Dette aflaster vores budget og gør vedligeholdelsesplanlægning meget nemmere for vores vedligeholdelsesafdeling." Antonino Sannolo tilføjer: "I begyndelsen købte vi kun komponenter fra ifm. Da vi blev klar over, at vi også kunne få et nøglefærdigt system fra dem og ekspertisen til IT-baseret vibrationsanalyse, besluttede vi at arbejde endnu tættere sammen med ifm og at udføre installationen og idriftsættelsen på stedet sammen. Det faktum at vi stadig kan sætte vores lid til deres ekspertise og support, selv efter alle systemer er implementeret, er bestemt noget, ikke alle systemleverandører kan tilbyde i denne form."
Nogle af CVA’s vandkraftværker er næste 100 år gamle, andre er vanskelige at få adgang til og alle er spredt ud over hele Valle d'Aosta.
Konklusion
ifm støtter ved hjælp af effektive, integrerede digitaliseringsløsninger energivirksomheden CVA med at drive kraftværkerne, der er nødvendige til at forsyne befolkningen og virksomhederne i Valle d'Aosta pålideligt og permanent med bæredygtigt genereret elektricitet.
