CVA — 数字化水力发电厂
能源公司CVA信赖ifm的状态监测解决方案
总部位于意大利奥斯塔山谷 (Aosta Valley) 的能源公司Compagnia Valdostana delle Acque (CVA) 利用可再生能源，尤其是水力进行发电。公司电力主要来自于该地区的32座水力发电厂，其总装机容量超过了900 MW，而到2027年还将新增 800 MW的风力和光伏发电容量。为了确保所有远程控制发电厂的可靠运行，该公司使用由自动化专家ifm公司提供的传感器和软件。
自2001年成立以来，CVA平均年发电量约30亿千瓦时。其中年发电量最高的水力发电厂是Valpelline发电厂，该发电厂建于20世纪50年代，由Place Moulin水库供水。该水库是由一座高达155米的大坝封闭形成的湖泊，有效库容为9300万立方米。由于大坝和发电厂之间有1000米的高差，水通过管道到达涡轮机时的压力达到100 bar。
系统性网络
通过这种方式产生的水力发电足以驱动两台65 MW的涡轮机，每年可发电330千兆瓦时。这些数据表明，Valpelline发电厂不仅对于奥斯塔山谷居民的能源供应具有重要意义，而且对意大利的能源战略计划也同样重要：它可以在断电情况下启动，这使其成为在停电的情况下帮助恢复意大利220kV电网运行最重要的发电厂之一。
任何潜在故障都不能忽视
正如运维部门的电气机械工程部主管工程师Antonino Sannolo指出的那样，这使得CVA的工程师必须始终保证该发电厂和其他CVA发电厂的正常运行。“除此之外，我们部门还负责约70台水力发电机的维护工作。为了能准确规划维护工作，我们需要随时了解设备的状况。为此，我们不但会对主要机械部件进行无损检测，同时还会进行热检查、电气保护措施、发电机电气检查和涡轮机支架振动测试。任何未被发现的潜在故障都可能导致机器停机，从而造成经济损失。”
通过数字化改造进行状态监测：在涡轮机和发电机上安装大量传感器，记录旋转部件的振动特性以及冷却液的温度、压力和流量。
控制和监测系统标准化
这些试验的主要挑战在于水力发电厂的地理位置，它们分散在面积约3,200平方公里的整个奥斯塔山谷各处。
“发电机不总是能够轻松到达，其中一些是建在山洞里，”Sannolo解释道，“在ifm等公司的帮助下，我们正在对所有工厂进行数字化改造，以减少监测工作量和现场检查的需求。”
为此，奥斯塔山谷22座水力发电厂的现有控制和监测系统将进行标准化升级，并可在IT层集中管理。为了实现这一目标，Valpelline发电厂已经配备了ifm的振动传感器，以便随时关注涡轮机和发电机的维护需求。其他传感器还能监测冷却液的压力和温度。
冷却回路和供水也被监测
CVA还在多个发电厂采用了最先进的数字化解决方案。例如，在Covalou发电厂，许多重要的设备数据都通过ifm传感器记录并传输到IT层级，以确保这座建于1926年的41 MW水力发电厂正常运行。除了温度和压力外，冷却液流量也被监测。结合振 动传感器的数据，可以精确了解发电厂的整体状况。
IIoT（工业物联网）平台：集中数据分析和警报
CVA在IT层面也使用了最先进的系统，例如ifm的IIoT平台：moneo。它不仅可以实现IO-Link基础设备的参数集中设置，还可以利用传输的传感器数据进行流程优化。moneo RTM 还能评估振动传感器的数据，并在超出预设阈值时向发电厂操作员发出警报。
“通过moneo，我们能够收集大量数据，使我们的技术人员能够实时分析所有振动趋势，”Sannolo表示， “在过去几年中，我们开发了一种新的分析方法，目标是最大限度地减少现场状态检查，仅在线上测试系统指示故障时才使用这种方法。”
图1+2：CVA的维护技术人员使用moneo分析来自每个水电厂的详细数据。
图3：所有ifm诊断电子元件的数据都在IT层级集中收集，并通过ifm的IIoT平台moneo进行分析。
长期目标：预测性维护
将所有这些数据整合到一个集成系统中，可以让CVA的技术人员和工程师更轻松地随时跟踪和比较所有信息。“我们将所有传感器信息传输到数据库中。从长远来看，我们希望创建真正的预测性维护。我们相信，实现这一远大目标的起点就是实施良好的振动分析。”
通过 moneo|Industrial AI Assistant，ifm已经可以利用人工智能非常精确地监测设备的健康状况，并对即将发生的损害提前做出反应。为此，该工具利用历史数据来学习设备的正常状态。基于这些知识， SmartLimitWatcher 可以精确监测动态振荡特性，而 PatternMonitor 则可以检查各个相关数据（如温度、压力或流量）的值，以发现是否存在上升或下降趋势、波动加剧或跳跃。
即使在挑战性环境中也表现可靠的传感器
“总的来说，我们对ifm的产品非常满意。在测试和运行过程中，我们发现它们非常适合我们这样的工业环境，”CVA水力发电厂自动化联系人Manuel Bonjean总结道。
“这些传感器在我们发电厂常见的潮湿环境中和阿尔卑斯山冬季常见的低温环境中都能完美工作。Ifm提供的解决方案使我们能够更好地监测我们的系统。此外，我们还实现了所有水力发电厂的传感器技术标准化，从而大大减少了库存备件的数量和种类。这减轻了我们的预算负担，使维护部门制定维护计划更加容易。” Antonino Sannolo补充道：“起初，我们只是从ifm购买组件。当我们意识到我们还可以从他们那里获得交钥匙系统以及IT基础的振动分析专业技术时，我们决定与ifm进行更紧密的合作，共同在现场进行安装和调试。事实上，即使在所有系统都安装完毕后，我们仍然可以依靠他们的专业知识和支持，这并非每个系统供应商都能提供的。”
CVA的一些水力发电厂已有近百年的历史，一些则难以到达，所有这些水电厂都分布在奥斯塔山谷各处。
