水力发电 | Yokogawa China Co., Ltd.

水力发电是全球应用非常广泛的可再生能源，在某些地区的电力供应中发挥着重要作用。横河电机为世界各地的水电站提供控制与仪表产品及解决方案。

客户面临的挑战

水电站包含众多设备，如水轮机、调速器、水泵、油压装置和冷却系统等。定期检查对设备维护至关重要。近年来，检查项目数量显著增加，因为现在还需检查以往不需检查的项目，如辅助设施的运行状态。此外，人工录入台账存在输入错误的风险。
尽管客户通过定期维护进行预防性维护，但工况的意外变化可能导致设备故障。必须采取措施应对意外故障，以避免电站非计划停运，并提高维护效率。
另一方面，虽然关键设备已实现在线监测，但很难修改现有监测系统以纳入新增项目。因此，客户希望有一个系统，无需大规模修改现有运行和监测系统，即可轻松采集必要数据。

我们的解决方案

横河电机提供以下解决方案，助力实现水电站的高效运行。

运行期间的数据采集

久经验证的可靠性与良好的长期稳定性：
正确的检测是稳定运行的基础。横河电机的现场仪表（如压力变送器和流量计）凭借悠久的应用历史，证明了其高可靠性和长期稳定性。
简化的测量手段：
横河电机的Sushi传感器是一款用于资产维护的工业物联网传感器解决方案。它无需设计网络即可实现远距离无线通信。Sushi传感器无线解决方案能够高效收集分散设备的必要状态数据，用于设备维护。
灵活的数据输入来源，便捷的监控画面组态：
横河电机模块化的GM10数据采集系统支持通用输入，允许通过多种行业标准信号从多种设备和制造商处采集数据。GM10还支持通过Modbus/TCP和Modbus/RTU等通信协议输入数据，并能将各类现有设备的数据汇总到监控室进行监控。
借助ISA100无线连接，GM10可降低布线成本。例如，FN510现场无线多功能模块支持4–20 mA模拟量输入，可从偏远区域的现有设备中读取测量值。由于ISA100主机系统支持Modbus协议，可以轻松地将远程数据整合到GM10中。同时，GA10数据记录软件便于快速构建监控画面。
防止输入错误，掌握长期趋势：
测量数据由GM10自动采集并持续记录，然后通过GA10显示。这有助于避免巡检时的读数错误和数据汇总时的人工输入错误。操作人员可查看测量数据的长期趋势，从而准确把握运行态势。

运行效率的提升

减轻巡检负担：
持续的在线监测省去了仪表检查环节，减轻了操作人员的巡检负担。
改善总部与现场的沟通：
可通过公共或专用通信线路在总部进行远程监测。总部人员随后可利用监测数据，根据需要向电站现场下达适当的检查指令，并提供正确的技术指导。

数据的进一步利用

利用AI预测设备故障：
GA10基于人工智能的异常检测功能可学习正常工况并持续检查是否存在异常行为。通过实时分析多个参数并与正常工况进行比较，它可以在设备发生故障之前检测到故障征兆。客户无需专业知识即可开展预测性设施维护。

横河电机结合数据采集系统、无线技术和高度可靠的高精度传感器来解决客户的运营难题。与构建大规模系统相比，较少的额外线缆/布线和安装工作可大幅缩短部署时间并降低成本。
Visualization of Equipment Conditions in Hydropower Plant

赋能技术

客户面临的挑战

径流式水电站没有像大坝那样的水库，而是直接将河水引入电站发电。如果石块或沙子被吸入取水口，可能会造成水轮机磨损和损坏。因此，必须在进水到达水轮机之前清除这些固体杂质。当因暴雨预计会出现泥流时，需要关闭进水控制闸门并停止取水。为此，常使用非接触式的雷达液位变送器来触发动作，它可测量河流、大坝等的水位。
然而，由于河流水位与水的含沙量相关性很小，仅根据河流水位来控制闸门位置可能导致大量泥沙进入电站，从而损坏设备或导致停运。糟糕的情况下，主要设备可能被泥沙掩埋，需要很长时间才能恢复。因此，需要对泄洪闸进行适当控制。

我们的解决方案

减少设备损坏
使用横河电机的浊度计测量河水浊度，同时使用水位计测量水位。通过浊度计测量因泥流即将流入电站的泥沙量，将水位和浊度共同作为参数来控制进水控制闸门的位置。由此，可以及早检测到大量沉积物，快速关闭泄洪闸，并停止取水，从而减少对设备的损坏。

低成本快速部署
通常，进水泄洪闸远离监控室，有线连接成本高且布线工作困难。借助GM10数据记录仪和FA-M3 V工业物联网计算平台，工作时间和成本大大降低，测量数据可通过ISA100现场无线系统由远程监控室采集。

提高可用性
停止取水后，当流入河流的泥沙量减少时，可以打开泄洪闸恢复取水，从而有助于提高水电站的可用性。

提高运行效率
闸门开闭自动化将减少闸门操作所需的工作量。此外，e-RT3 Plus工业物联网计算平台或GA10数据记录软件可实现测量数据的可视化，并通过公共或独立网络进行远程监控。而且，远程监控数据可用于减少巡检工作，并有助于简化电站与总部之间的沟通。
Automatic Gate Control at Run-of-River Hydroelectric Power Station