Kurzfassung: Eine standardisierte Automatisierungsgrundlage für langfristige Wasserkraftleistung
Ein großes US-amerikanisches Versorgungsunternehmen führt derzeit eine mehrjährige Modernisierung seiner Wasserkraftflotte durch, um die alternde Infrastruktur, fragmentierte veraltete Steuerungen und die zunehmende Komplexität betrieblicher Prozesse zu bewältigen. Mit mehr als 100 Erzeugungseinheiten – von denen einige seit über einem Jahrhundert in Betrieb sind – benötigte das Versorgungsunternehmen eine skalierbare Automatisierungsstrategie, die die Zuverlässigkeit verbessern, den Personalwechsel unterstützen und die langfristige Anlagenviabilität ermöglichen konnte, ohne standortspezifische Anforderungen zu beeinträchtigen.
Durch die Standardisierung auf Emersons Ovation™ Automatisierungsplattform etablierte das Versorgungsunternehmen eine einheitliche Steuerungs- und Datenarchitektur, die konsistente Betriebsabläufe, verbesserte Transparenz der Ausrüstung und erhöhte Cybersicherheit in seiner Wasserkraftflotte unterstützt. Dieses Modernisierungsprojekt ermöglicht Fernbetrieb, anlagenübergreifende Koordination, vorausschauende Wartung und fortschrittliche Simulation und vereinfacht gleichzeitig Schulungen und Wartung. Abgeschlossene Implementierungen zeigen, wie eine standardisierte Automatisierungsgrundlage die Verfügbarkeit von Einheiten verbessern, die Fehlersuche beschleunigen und ältere Wasserkraftanlagen so positionieren kann, dass sie künftigen Netz- und Betriebsanforderungen gerecht werden.
Ergebnisse: Messbare Betriebsverbesserungen durch flotteweite Standardisierung
- Schafft eine standardisierte Automatisierungsgrundlage zur Unterstützung der Optimierung des Flussmanagements, der Automatisierung des Fernbetriebs und der einheitlichen Zustandsüberwachung
- Reduziert die Entwicklungskosten, vereinfacht Schulungen und ermöglicht eine einheitliche Gerätekennzeichnung über alle Standorte hinweg
- Die standardisierte Automatisierungsgrundlage unterstützt den Übergang der Belegschaft durch Vereinfachung der Schulungen und Verbesserung der Mobilität der Belegschaft
- Erhöht die Anlagenverfügbarkeit durch verbesserte Gerätezuverlässigkeit und beschleunigte Reaktionszeit bei der Störungsanalyse und -behebung
- Unterstützt die Einhaltung der Cybersicherheitsanforderungen jetzt und in Zukunft
- Simulationstools identifizieren und beheben proaktiv potenzielle Probleme, bevor sie den Betrieb beeinträchtigen
- Bisher wurden 13 Einheiten abgeschlossen, wobei die gewonnenen Erkenntnisse auf zukünftige Einsätze angewendet wurden
Anwendung
Flottenweite Modernisierung der Automatisierung von Wasserkraftanlagen
Kunde
Großer US-amerikanischer Stromversorger
Die Herausforderung: Veraltete Infrastruktur und fragmentierte Steuerungen in einer großen Wasserkraftflotte
Ein großer US-amerikanischer Energieversorger stand vor der Herausforderung, seine alternde Wasserkraftwerksflotte zu modernisieren, die über 100 Kraftwerksblöcke umfasst - von denen einige mehr als ein Jahrhundert alt sind. Frühere Upgrades wurden schrittweise durchgeführt, was zu einem fragmentierten System mit begrenzter Automatisierung und inkonsistenter Datenverfügbarkeit führte. Der Mangel an Standardisierung führte zu Ineffizienzen, erhöhtem Wartungsaufwand und Zuverlässigkeitsproblemen. Um weitere 80 Jahre zuverlässigen Betrieb zu ermöglichen, benötigte der Stromerzeuger eine skalierbare, standardisierte Automatisierungsstrategie, die für Konsistenz, verbesserten Datenzugriff, Stärkung der Cybersicherheit und Erhöhung der Gesamtleistung der Flotte sorgen sollte.
Die Lösung: Vereinheitlichte Ovation-Automatisierung unterstützt skalierbare Flottenmodernisierung
Der Energieversorger ging eine Partnerschaft mit Emerson ein, um eine Automatisierungsstrategie als Teil eines milliardenschweren und mehrjährigen umfassenden Modernisierungsprogramms zu implementieren, das den Austausch von Turbinen, die Neuaufwicklung von Generatoren, Erregungsaktualisierungen und neue Hydraulikaggregate für seine Wasserkraftflotte umfasste.
Das Rückgrat der Automatisierungslösung bildete die einheitliche Ovation Automatisierungsplattform von Emerson, die fragmentierte Altsysteme ersetzte. Diese standardisierte Steuerungsarchitektur kann an die individuellen Anforderungen jedes Standorts angepasst werden, während die Konsistenz aller Einheiten gewährleistet wird.
Die Ovation-Plattform steuert und überwacht:
- Betriebsabläufe der Einheit einschließlich Regler, Schmieröl, Hochhub, Belüftung, Kühlwasser und Bremsen
- Balance-of-Plant-Betriebsabläufe für Betriebsluft/-wasser, Schaltanlage, Sumpf, Entwässerung, Seespiegel/Teich, Überlaufschütz, Kopfschütz und Einlassventilsysteme
- Integration von Erregersystemen, elektrischem Schutz, Energiemanagement-, Wetterstations- und Unternehmensdaten-Historian-Systemen
- Anlagenübergreifende Koordination von Fernbetrieb, Flussmanagement und Optimierung
Die Implementierung einer integrierten, fortschrittlichen Automatisierungslösung ermöglicht Echtzeitüberwachung, vorausschauende Wartung und zentralisierte Datenerfassung. Dieser Ansatz rationalisiert nicht nur das Anlagenmanagement und ermöglicht Fernbetrieb sowie die anlagenübergreifende Koordination, sondern schafft auch die Grundlage für skalierbare Upgrades, reduzierte Wartungskosten, verbesserte Anlagenzuverlässigkeit und eine verbesserte Entscheidungsfindung durch bessere Datentransparenz.
Zu den Schlüsselkomponenten der Emerson-Lösung gehörten:
- Standardisierte Automatisierungsplattform: Das Ovation-Leitsystem von Emerson bietet konsistente Steuerlogik, eine leistungsstarke HMI und die Integration mit Systemen von Drittanbietern.
- Datengestützte Betriebsabläufe: Emersons Ovation-Lösung ermöglicht eine zentralisierte Überwachung über ein 24/7 Monitoring & Diagnostics Center unter Nutzung von Daten aus neuen Emerson Rosemount Instrumenten (Füllstand, Druck, Durchfluss, Position, Temperatur).
- Integrierte Schwingungsüberwachung und Schutz: Der Ovation Machinery Health Monitor ermöglicht die frühzeitige Erkennung mechanischer Probleme und verhindert kostspielige Geräteausfälle.
- Cybersecurity-Suite: Das DHS-zertifizierte Ovation-Leitsystem von Emerson bietet Virenschutz, Patch-Management und Compliance-Automatisierung.
- Programmmanagement-Ansatz: Ein engagiertes Team koordinierte die Ausführung an allen Standorten, um die Ausrichtung, Einbeziehung der Stakeholder und die Anpassungsfähigkeit an standortspezifische Einschränkungen sicherzustellen.
Neben diesen Kernkomponenten hat Emerson auch die komplexe Modernisierung von Hydraulikaggregaten (HPU) mit einem maßgeschneiderten Ansatz in Angriff genommen, der Standardisierung und standortspezifische Anforderungen in Einklang brachte.
Angesichts von nahezu 30 verschiedenen Konfigurationen setzte Emerson einen Configure-to-Order-Designansatz ein. Es wurden gemeinsame Komponentenfamilien wie Sumpfbehälter, Motoren, Pumpen, Ventile und Druckspeicher ausgewählt, die so kombiniert werden können, dass jeder Standort richtig dimensioniert ist und gleichzeitig ein einheitliches Hydraulikschema beibehalten wird. Zusätzliche Instrumentierung wurde hinzugefügt, um den Öffnungs- und Schließdruck der Leitschaufeln, die Sumpftemperatur und den Füllstand sowie den Füllstand des Druckspeichers zu überwachen.
Die umfassende Lösung von Emerson ging auch auf Herausforderungen und strategische Prioritäten ein, die im langfristigen Plan des Stromerzeugers festgelegt wurden, einschließlich Zeitplanflexibilität, Personalwechsel und Obsoleszenz von Komponenten. Die integrierte Ovation-Plattform ermöglicht es dem Versorgungsunternehmen, Innovation und Standardisierung in Einklang zu bringen und fortschrittliche Anwendungen und Simulationen zu nutzen, um Schulungen und die langfristige Personalentwicklung zu unterstützen. Wichtig ist, dass die standardisierte Automatisierungsbasis das Versorgungsunternehmen in die Lage versetzt, künftige Innovationen wie KI-gestützte Analysen und vorausschauende Optimierung zu übernehmen und so langfristige Anpassungsfähigkeit und Leistungssteigerungen zu gewährleisten.
Warum es wichtig ist: Zukunftssicherheit für ältere Wasserkraft durch standardisierte Automatisierung
Für Betreiber von Wasserkraftwerken, die große, langlebige Flotten verwalten, müssen Modernisierungsstrategien ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Standardisierung und Flexibilität bei gleichzeitiger Gewährleistung der Zuverlässigkeit, Wartungsfähigkeit und langfristigen Anpassungsfähigkeit finden. Dieses Projekt zeigt, wie eine einheitliche Automatisierungsplattform fragmentierte Altsysteme in eine kohärente, datengesteuerte Grundlage verwandeln kann, die konsistente Betriebsabläufe über verschiedene Standorte hinweg unterstützt.
Durch die Verbesserung der Sichtbarkeit der Geräte, die Ermöglichung von Fern- und koordiniertem Betrieb sowie die Einbettung von Cybersicherheit und Simulation in die Steuerungsarchitektur erhöhte das Versorgungsunternehmen die Verfügbarkeit der Anlagen und reduzierte gleichzeitig die betriebliche Komplexität. Der standardisierte Automatisierungsansatz unterstützt zudem den Personalwechsel und die laufende Modernisierung, indem er Schulungen vereinfacht und skalierbare Upgrades ermöglicht. Zusammen versetzen diese Fähigkeiten ältere Wasserkraftanlagen in die Lage, widerstandsfähig, effizient und reaktionsschnell zu bleiben, wenn sich die Netznachfrage und die betrieblichen Anforderungen weiterentwickeln.
"Die Entscheidung für die Umstellung auf ein dezentrales Leitsystem (anstelle von SPS) basierte auf Datentransparenz und Analysen. Die Ovation-Technologie ist eine allumfassende Lösung - Grafiken, Logik, Alarme, Historian - alles ist in einer einzigen Plattform integriert. Wir stehen gerade erst am Anfang, die Möglichkeiten innerhalb der Ovation™ Automatisierungsplattform zu erschließen."
- Leitender Ingenieur, US-Versorgungsunternehmen
Erfahren Sie mehr über Emerson Hydro-Automatisierungslösungen
Modernisieren und optimieren Sie Ihr Wasserkraftwerk mit Emersons Portfolio an wasserkraftspezifischen Automatisierungslösungen:
- Ovation Automation Platform
Eine einheitliche Automatisierungsplattform für Wasserkraftwerkssteuerungen, SCADA und die Integration mit Systemen von Drittanbietern für verbesserte Leistung und Zuverlässigkeit. - Fernbetriebszentrum
Sichere Überwachung und Diagnose rund um die Uhr von geografisch verteilten Anlagen aus mit Remote-Funktionen, die durch die Ovation-Automatisierungssoftware ermöglicht werden. - Ovation Machinery Health Monitor
Voll integrierte Schwingungsüberwachung und -schutz ermöglichen die frühzeitige Erkennung von Problemen, lange bevor Geräte ausfallen. - Cybersecurity-Suite für die Energie- und Wasserwirtschaft
Eine ICS-Cybersecurity-Suite für Wasserkraft- und andere Stromerzeuger, um kritische Anlagen ohne Prozessunterbrechungen zu schützen.
Zugehörige Fallstudien
Entdecken Sie weitere Beispiele dafür, wie Emerson Hydroautomatisierungslösungen die Zuverlässigkeit, den Einsatz der Einheiten und die Netzstabilität verbessern.
- Salt River Project schließt ein Projekt zur Modernisierung von Wasserkraftanlagen ab, um die Effizienz und Zuverlässigkeit der erneuerbaren Energieerzeugung zu steigern
Eine Fachkraft fragen
Wenden Sie sich an unsere Experten für Automatisierungslösungen für Wasserkraftanlagen, um mehr über die Steuerungssysteme und Automatisierungslösungen von Emerson für Wasserkraftwerke zu erfahren und wie diese Ihre Anlage modernisieren und optimieren können.