Resumo executivo: uma base de automação padronizada para o desempenho de energia hidrelétrica de longo prazo
Uma grande empresa de serviços públicos com sede nos EUA está executando uma modernização de vários anos de sua frota hidrelétrica para lidar com infraestrutura envelhecida, controles obsoletos fragmentados e crescente complexidade operacional. Com mais de 100 unidades geradoras, algumas em operação há mais de um século, a concessionária precisava de uma estratégia de automação escalável que pudesse melhorar a confiabilidade, apoiar as transições da força de trabalho e permitir a viabilidade de ativos de longo prazo sem comprometer os requisitos específicos do site.
Ao padronizar a plataforma de automação Ovation™ da Emerson, a empresa estabeleceu uma arquitetura unificada de controle e dados que suporta operações consistentes, visibilidade aprimorada de equipamentos e segurança cibernética aprimorada em toda a sua frota hidrelétrica. Este projeto de modernização permite operações remotas, coordenação entre plantas, manutenção preditiva e simulação avançada, simplificando o treinamento e a manutenção. As implantações concluídas até o momento demonstram como uma base de automação padronizada pode melhorar a disponibilidade da unidade, acelerar a resolução de problemas e posicionar ativos de energia hidrelétrica obsoletos para atender às demandas futuras da rede e operacionais.
Resultados: melhorias operacionais mensuráveis possibilitadas pela padronização em toda a frota
- Estabelece uma base de automação padronizada que apoia a otimização da gestão de rios, automação de operação remota e monitoramento unificado de condições
- Reduz os custos de projeto, simplifica o treinamento e permite a etiquetagem consistente de equipamentos em todos os sites
- A base de automação padronizada apoia a transição da força de trabalho, simplificando o treinamento e melhorando a mobilidade da força de trabalho
- Aumenta a disponibilidade da unidade por meio da melhoria da confiabilidade dos equipamentos e da aceleração do tempo de resposta para resolução de problemas
- Apoia a conformidade com a segurança cibernética agora e no futuro
- As ferramentas de simulação identificam e resolvem proativamente possíveis problemas antes que eles afetem as operações
- Concluiu 13 unidades até o momento, aplicando as lições aprendidas em futuras implantações
Aplicação
Modernização da automação hidrelétrica em toda a frota
Cliente
Grande utilidade de energia elétrica com sede nos EUA
O desafio: infraestrutura envelhecida e controles fragmentados em uma grande frota hidrelétrica
Um grande fornecedor de energia dos EUA enfrentou o desafio de modernizar sua frota hidrelétrica antiga, que inclui mais de 100 unidades geradoras, algumas com mais de um século. As atualizações anteriores eram feitas aos poucos, resultando em um sistema fragmentado com automação limitada e disponibilidade de dados inconsistente. A falta de padronização criou ineficiências operacionais, demandas crescentes de manutenção e preocupações com a confiabilidade. Para alcançar mais 80 anos de operação confiável, o produtor de energia precisava de uma estratégia de automação padronizada e escalável que pudesse trazer consistência, melhorar o acesso aos dados, fortalecer sua postura de segurança cibernética e melhorar o desempenho geral da frota.
A solução: automação Ovation unificada com suporte à modernização escalável da frota
O fornecedor de energia firmou parceria com a Emerson para implementar uma estratégia de automação como parte de um programa de modernização abrangente multibilionário e plurianual, que incluiu substituições de turbinas, rebobinamentos de geradores, atualizações de excitação e novas unidades de potência hidráulica em toda a sua frota hidrelétrica.
A espinha dorsal da solução de automação foi a plataforma de automação Ovation unificada da Emerson, que substituiu sistemas obsoletos fragmentados. Essa arquitetura de controle padronizada é adaptável aos requisitos exclusivos de cada site, mantendo a consistência em todas as unidades.
A plataforma Ovation controla e monitora:
- Operações da unidade, incluindo regulador, óleo lubrificante, alta elevação, aeração, água de resfriamento e frenagem
- Operações de instalações auxiliares da planta para serviços de ar/água, comutador, poço de drenagem, rebaixamento, nível do lago/represa, comporta do vertedouro, comporta de cabeceira e sistemas de válvula de admissão
- Integração de sistemas de excitação, proteção elétrica, gerenciamento de energia, estação meteorológica e historiador de dados corporativos
- Coordenação entre plantas de operações remotas, gestão e otimização de rios
A implementação de uma solução integrada de automação avançada permite o monitoramento em tempo real, a manutenção preditiva e a coleta centralizada de dados. Essa abordagem não apenas simplifica o gerenciamento da planta e permite operações remotas e coordenação entre plantas, mas também estabelece a base para atualizações escaláveis, custos de manutenção reduzidos, confiabilidade aprimorada dos ativos e tomada de decisão aprimorada por meio de melhor visibilidade dos dados.
Os principais componentes da solução da Emerson incluíram:
- Plataforma de automação padronizada: o sistema de controle Ovation da Emerson fornece lógica de controle consistente, HMI de alto desempenho e integração com sistemas de terceiros.
- Operações baseadas em dados: a solução Ovation da Emerson permite o monitoramento centralizado por meio de um Centro de monitoramento e diagnósticos 24/7, aproveitando dados da nova instrumentação Emerson Rosemount (nível, pressão, vazão, posição, temperatura).
- Monitoramento e proteção integrados da vibração: o monitor de vida útil das máquinas Ovation permite a detecção precoce de problemas mecânicos e evita falhas custosas de equipamentos.
- Pacote de segurança cibernética: o sistema de controle Ovation certificado pelo DHS da Emerson fornece antivírus, gerenciamento de patch e automação de conformidade.
- Abordagem de gestão de programas: uma equipe dedicada coordenou a execução em todos os locais, garantindo o alinhamento, o envolvimento das partes interessadas e a adaptabilidade às restrições específicas do local.
Além desses componentes principais, a Emerson também abordou a complexa modernização da unidade de potência hidráulica (HPU) com uma abordagem personalizada que equilibrou a padronização e as necessidades específicas do local.
Diante de quase 30 configurações diferentes, a Emerson usou uma abordagem de design configurado sob encomenda, selecionando famílias comuns de componentes, como reservatórios, motores, bombas, válvulas e acumuladores, que podem ser misturados e combinados de uma forma que garanta que cada site seja do tamanho certo, mantendo um esquema hidráulico consistente. Instrumentação adicional foi adicionada para monitorar as pressões de abertura e fechamento da comporta, temperatura e nível do reservatório e nível do acumulador.
A solução abrangente da Emerson também abordou desafios e prioridades estratégicas identificados no plano de longo prazo do produtor de energia, incluindo flexibilidade de programação, transições da força de trabalho e obsolescência de componentes. A plataforma integrada Ovation permite que as utilidades equilibrem inovação com padronização, aproveitando aplicativos avançados e simulação para apoiar o treinamento e o desenvolvimento da força de trabalho de longo prazo. É importante ressaltar que a base de automação padronizada posiciona a empresa para adotar inovações futuras, como análises baseadas em IA e otimização preditiva, garantindo adaptabilidade e ganhos de desempenho a longo prazo.
Por que é importante: Preparando a energia hidrelétrica legada para o futuro por meio de automação padronizada
Para operadores hidrelétricos que gerenciam frotas grandes e de longa duração, as estratégias de modernização devem equilibrar padronização com flexibilidade, garantindo confiabilidade, facilidade de manutenção e adaptabilidade de longo prazo. Este projeto demonstra como uma plataforma de automação unificada pode transformar sistemas obsoletos fragmentados em uma base coesa e baseada em dados que suporta operações consistentes em diversos locais.
Ao melhorar a visibilidade dos equipamentos, permitir operações remotas e coordenadas e incorporar segurança cibernética e simulação na arquitetura de controle, a concessionária fortaleceu a disponibilidade da unidade e reduziu a complexidade operacional. A abordagem de automação padronizada também oferece suporte às transições da força de trabalho e à modernização contínua, simplificando o treinamento e permitindo atualizações escaláveis. Juntos, esses recursos posicionam os ativos hidrelétricos obsoletos para permanecerem resilientes, eficientes e responsivos à medida que as demandas da rede e os requisitos operacionais continuam a evoluir.
"A decisão de mudar para um sistema de controle distribuído (em vez de usar PLCs) foi baseada na visibilidade e na análise de dados. A tecnologia Ovation é uma solução abrangente - gráficos, lógica, alarmes, historiador - tudo é construído em uma plataforma. Estamos apenas começando a desbloquear as oportunidades dentro da plataforma de automação Ovation™."
- Engenheiro principal, empresa de serviços públicos dos EUA
Saiba mais sobre as soluções de automação hidrelétrica da Emerson
Modernize e otimize sua usina hidrelétrica com o portfólio de soluções de automação específicas para hidrelétricas da Emerson:
- Plataforma de automação Ovation
Uma plataforma de automação unificada para controles de usinas hidrelétricas, SCADA e integração com sistemas de terceiros para melhorar o desempenho e a confiabilidade. - Centro de operações remotas
Monitoramento e diagnósticos seguros 24/7 de plantas dispersas geograficamente com recursos remotos habilitados pelo software de automação Ovation. - Monitor de vida útil das máquinas da Ovation
Monitoramento e proteção de vibração totalmente integrados para detecção precoce de problemas muito antes de o equipamento falhar. - Conjunto de segurança cibernética de energia e água
Um conjunto de segurança cibernética ICS para usuários de hidrelétricas e de geração de energia para proteger ativos críticos sem interrupção de processo.
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