CVA – Digitalizált vízerőművek
A CVA energetikai vállalat az ifm állapotellenőrzési megoldásaira támaszkodik
Az olaszországi Aosta-völgyben működő Compagnia Valdostana delle Acque (CVA) energetikai vállalat megújuló forrásokból termel villamos áramot, különösen a víz erejét hasznosítva. Az energiát túlnyomórészt a régió 32 vízerőművében állítják elő, amelyek összkapacitása meghaladja a 900 MW-ot; ezt 2027-ig több mint 800 MW szél- és fotovoltaikus kapacitás egészíti majd ki. Az összes távvezérelt erőmű megbízható működésének biztosításához a cég az ifm, mint automatizálási specialista érzékelőire és szoftvereire támaszkodik.
A CVA 2001-es alapítása óta évente átlagosan mintegy hárommilliárd kilowattóra villamos energiát termel. A legnagyobb éves hozammal az 1950-es években épített Valpelline erőmű bír, melyet a Place Moulin víztározó táplál. A 93 millió köbméter víz hasznos kapacitású tavat egy 155 méter magas gát zárja el. A gát és az erőmű közötti 1000 méteres magasságkülönbség miatt a víz 100 bar nyomás mellett jut el a turbinákhoz a csővezetéken keresztül.
Rendszer-releváns hálózat
Az így előállított vízenergia elegendő két 65 megawattos turbina meghajtásához, amelyek évente akár 330 gigawattórányi áramot is megtermelnek. Ezekkel a teljesítményadatokkal a Valpelline erőmű nemcsak az Aosta-völgy lakosságának energiaellátása, hanem Olaszország stratégiai energetikai tervei szempontjából is fontos: Feketeindítási képességgel (black-start) bír, ezért egyike azon erőműveknek, amelyek áramkimaradás esetén képesek segíteni a 220 kilovoltos olaszországi hálózat helyreállítását.
Egyetlen potenciális zavar sem maradhat észrevétlenül
Eggyel több ok a CVA mérnökei számára, akik mindenkor garantálják ennek és a CVA többi erőművének működőképességét, ahogy azt Antonino Sannolo, az elektromechanikai részleg vezetője is hangsúlyozza. „Részlegünk többek között a mintegy 70 vízerőmű-generátor karbantartásáért felelős. Ahhoz, hogy a karbantartási munkákat pontosan meg tudjuk tervezni, mindenkor ismernünk kell a berendetések állapotát. Ennek érdekében roncsolásmentes vizsgálatokat végzünk a legfontosabb mechanikai komponenseken, valamint termikus vizsgálatokat, elektromos óvintézkedéseket, a generátorok elektromos ellenőrzését és a turbinatartók rezgésvizsgálatát. Ha egy kialakuló hiba észrevétlen marad, az a gép meghibásodásához és ezáltal gazdasági veszteséghez vezethet.”
Állapotellenőrzés utólagos felszereléssel: A turbinákon és áramfejlesztőkön számos érzékelő rögzíti a forgó alkatrészek rezgési viselkedését, valamint a hűtő-kenőanyagok hőmérsékletét, nyomását és átfolyását.
A vezérlő- és ellenőrző rendszerek szabványosítása
Ezen ellenőrzések fő kihívása a vízerőművek földrajzi elhelyezkedésében rejlik, hiszen azok az egész Aosta-völgyet – mintegy 3200 négyzetkilométernyi területet – lefedik.
„Ráadásul a generátorok nem mindig könnyen megközelíthetőek, némelyikük a hegyekben lévő barlangokban épült” - magyarázza Sannolo. „Az olyan vállalatok segítségével, mint az ifm, jelenleg az összes berendezésünk digitalizálásán dolgozunk, hogy csökkentsük az ellenőrzésekhez szükséges erőfeszítéseket, valamint a helyszíni értékelések szükségességét.”
Ennek érdekében az Aosta-völgyben található 22 vízerőmű meglévő vezérlő- és ellenőrző rendszereit szabványosított módon bővítik, és az IT-szinten központilag elérhetővé teszik. A Valpelline erőművet ezen intézkedések részeként már felszerelték az ifm rezgésérzékelőivel, hogy a turbinák és az áramgenerátorok karbantartási igényeit mindig szemmel tarthassák. További érzékelők figyelik a hűtőfolyadék nyomását és hőmérsékletét.
A hűtőkör és a vízbevezetés is felügyelet alatt áll
A CVA már több erőművében is a legmodernebb digitalizációs megoldásokat alkalmazza. A Covalou telephelyen például az 1926-ban épült 41 megawattos vízerőmű üzemének biztosítása érdekében az ifm érzékelői számos fontos berendezésadatot rögzítenek és továbbítanak az IT-szintre. A hőmérséklet és a nyomás mellett a hűtőfolyadék átfolyása is felügyelet alatt áll, hogy a rezgésérzékelőkkel együtt pontos képet kapjanak a berendezés állapotáról.
IIoT-platform: központosított adatelemzés és riasztás
A CVA az IT-szinten is a legkorszerűbb rendszerekre támaszkodik. Ennek egyik példája a moneo, az ifm IIoT-platformja. Ezzel nem csak az IO-Link infrastruktúrák központi paraméterezése és a továbbított érzékelőadatok felhasználása lehetséges a folyamat optimalizálása céljából. A moneo RTM kiértékeli a rezgésérzékelők adatait is, és előre meghatározott határértékek túllépése esetén figyelmezteti a berendezés üzemeltetőjét.
„A moneo segítségével számos adatot tudunk gyűjteni, amelyek lehetővé teszik a technikusaink számára, hogy valós időben elemezzenek minden rezgési tendenciát” - magyarázza Sannolo. „Az elmúlt években kifejlesztettünk egy új elemzési módszert, amely lényegében abból áll, hogy a helyszíni állapotellenőrzéseket a minimálisra csökkentjük, és csak akkor alkalmazzuk őket, ha az online ellenőrző rendszerek zavart jeleznek.”
1+2. kép: A CVA karbantartási részlegének technikusai a moneo-ban részletesen kiértékelik az egyes vízerőművek adatait.
3. kép: Az ifm összes diagnosztikai elektronikájából származó adatok központilag, az IT-szinten kerülnek begyűjtésre, ahol azokat az ifm IIoT-platformja, a moneo segítségével értékelik ki.
A hosszú távú cél: előrejelző karbantartás
Mindezen adatok központi rendszerbe történő integrálása lehetővé teszi, hogy a CVA technikusai és mérnökei bármikor könnyen nyomon követhessék és összehasonlíthassák az összes információt. „Az összes érzékelő információit átvisszük egy adatbázisba. Hosszú távon valódi előrejelző karbantartást szeretnénk megvalósítani. Úgy véljük, hogy ennek az ambiciózus célnak a kiindulási pontja egy jó rezgéselemzés megvalósítása.”
A moneo Industrial AI Assistant segítségével az ifm már most lehetőséget kínál arra, hogy a mesterséges intelligencia segítségével nagyon pontosan felügyelhető legyen a berendezések egészségi állapota, és még korábban reagálni lehessen a fenyegető károkra. Ehhez az eszközök az adatelőzmények alapján megtanulják a berendezések normál állapotát. Ezen ismeretek alapján a SmartLimitWatcher képes pontosan felügyelni a dinamikus rezgésviszonyt, míg a PatternMonitor a releváns adatok, pl. a hőmérséklet, a nyomás vagy az átfolyás egyes értékeit vizsgálja emelkedő vagy csökkenő tendenciák, növekvő volatilitás vagy ugrások szempontjából.
Megbízható érzékelők még kihívást jelentő körülmények között is
„Összességében nagyon elégedettek vagyunk az ifm termékeivel. Mind a tesztek, mind pedig az üzemeltetés során megállapítottuk, hogy alkalmasak a miénkhez hasonló ipari környezetben való használatra” - foglalja össze Manuel Bonjean, a CVA vízerőmű automatizálásért felelős kapcsolattartója.
„Az érzékelők tökéletesen működnek nedves környezetben, ahogy az például vízerőműveinkben is jellemző, s ugyanígy az alpesi télben gyakran uralkodó nagyon alacsony hőmérsékleteken is. Az ifm megoldásai lehetővé teszik számunkra, hogy egyre jobban és jobban figyelni tudjuk berendezéseinket. Ezen kívül sikerült az összes vízerőművünkben egységesíteni a használt érzékelőket, és így jelentősen csökkenteni a raktáron lévő pótalkatrészek számát és sokféleségét. Ez tehermentesíti a költségvetésünket, és jelentősen leegyszerűsíti a szervizrészlegünk karbantartási tervezését.” Antonino Sannolo hozzáteszi: „Kezdetben csak komponenseket vásároltunk az ifm-től. Miután rájöttünk, hogy ott kulcsrakész rendszert, valamint az IT-alapú rezgéselemzéshez szükséges szakértelmet is kaphatunk, úgy döntöttünk, hogy még szorosabban együttműködünk az ifm-mel, és közösen végezzük el a telepítést és az üzembe helyezést a helyszínen. Az, hogy még most, az összes rendszer bevezetése után is számíthatunk a szakértelmükre és a támogatásukra, egyértelműen olyan valami, amit nem minden rendszerszállító tud ilyen formában nyújtani.”
A CVA egyes vízerőművei csaknem 100 évesek, mások nehezen megközelíthetőek, és mindegyik az Aosta-völgyben szétszórtan helyezkedik el.
Összegzés
Az ifm hatékony, integrált digitalizációs megoldásaival támogatja a CVA energetikai vállalatot azon berendezések üzemeltetésében, amelyek szükségesek ahhoz, hogy az Aosta-völgy lakosságát és vállalkozásait fenntartható módon megtermelt árammal lássa el – megbízhatóan és tartósan.
