수력 발전

수력발전은 가장 널리 사용되는 재생 에너지원이며 일부 지역의 발전에 중요한 역할을 합니다. Yokogawa는 전 세계 수력 발전소에 대한 제어 및 계장 제품 및 솔루션을 공급합니다.

Customer Challenge

수력 발전소는 수력 터빈, 조절기, 펌프, 유압 장치, 냉각 시스템 등 다양한 장비로 구성되어 있습니다. 이들을 유지하기 위해서는 정기적인 검사가 필수적입니다. 최근에는 예전에 검사하지 않았던 부수 시설의 운전 상태 등 검사 항목이 크게 늘어났습니다. 또한 수기로 데이터를 입력하면 장부에 입력 오류가 발생할 위험이 있습니다.
고객은 정기적인 유지 보수를 통해 예방보전을 수행하지만, 상태 변화에 따른 장비 고장이 발생할 수 있습니다. 예기치 않은 고장에 대한 대책은 예상치 못한 발전소 가동 정지를 방지하고 유지 보수 효율을 높이기 위해 필수적입니다.
한편, 중요한 장비는 이미 온라인으로 모니터링되고 있지만, 기존의 운영 및 모니터링 시스템을 크게 수정하지 않고도 추가 항목을 포함시키기는 어렵습니다. 따라서 고객은 기존의 운영 및 모니터링 시스템을 크게 수정하지 않고도 필요한 데이터를 쉽게 수집할 수 있는 시스템을 원합니다.

Our Solution

Yokogawa는 효율적인 수력 발전소 운영을 실현하기 위해 다음과 같은 솔루션을 제공합니다.

운영 중 적절한 데이터 수집

검증된 신뢰성과 우수한 장기적인 안정성:
적절한 센싱은 안정적인 운영의 기초입니다. Yokogawa의 압력 트랜스미터, 유량계 등의 필드 계측기는 오랜 실적으로 높은 신뢰성과 장기적 안정성을 입증하고 있습니다.
간소화된 측정 수단:
Yokogawa 싀시 센서는 자산 유지 보수를 위한 IIoT 센서 솔루션입니다. 네트워크 설계 없이 장거리 무선 통신을 실현합니다. 스시 센서 무선 솔루션은 장비 유지 보수를 위해 필요한 상태 데이터를 분산된 장비로부터 효율적으로 수집할 수 있습니다.
유연한 데이터 입력 소스, 모니터링 화면의 쉬운 엔지니어링:
Yokogawa의 모듈러 GM10 데이터 수집 시스템은 범용 입력을 지원하여 다양한 장비 및 제조사로부터 다양한 산업 표준 신호를 통해 데이터 수집이 가능합니다. GM10은 Modbus/TCP 및 Modbus/RTU와 같은 통신 데이터 입력도 지원하며, 기존 장비의 다양한 데이터를 모니터링실에서 통합하여 감시할 수 있습니다.
ISA100 무선 연결성 덕분에 GM10은 배선 비용을 최소화합니다. 예를 들어, FN510 필드 무선 다기능 모듈은 4–20 mA 아날로그 입력을 지원하여 원격 지역의 기존 장비로부터 측정값을 검색할 수 있습니다. ISA100 호스트 시스템은 Modbus 프로토콜을 지원하므로 원격 데이터를 GM10에 쉽게 통합할 수 있습니다. 한편, GA10 데이터 로깅 소프트웨어는 모니터링 화면을 쉽게 구축할 수 있습니다.
입력 오류 방지 및 장기 추세 파악:
측정된 데이터는 GM10에 의해 자동으로 수집 및 연속적으로 기록되며, GA10을 사용하여 표시됩니다. 이는 감시 중 읽기 오류와 데이터 집계 시 인적 입력 오류를 방지하는 데 도움이 됩니다. 측정된 데이터의 장기 추세를 볼 수 있어 운전자가 추세를 파악하는 데 도움이 됩니다.

운영 효율성 개선

감시 부담 감소 :
연속 온라인 모니터링은 계측기 점검을 줄이고 운전자의 감시 부담을 줄여줍니다.
본사와 현장 간의 의사소통 개선:
공용 또는 전용 통신 회선을 통해 본사에서 원격 모니터링이 가능합니다. 직원들은 모니터링된 데이터를 사용하여 필요할 때 검사에 대한 적절한 지시를 내리고 현장에 적절한 기술적 조언을 제공할 수 있습니다.

데이터의 추가 활용

인공지능을 이용한 장비 고장 예측:
GA10의 AI 기반 이상 감지 기능은 정상 상태를 학습하고 이상 행동이 있는지 지속적으로 확인합니다. 실시간으로 다중 파라미터를 분석하고 정상 상태와 비교하여 장비 고장이 발생하기 전에 고장 징후를 감지할 수 있습니다. 고객은 전문 지식 없이 예측적 시설 유지 보수를 수행할 수 있습니다.

Yokogawa는 데이터 수집 시스템, 무선 기술, 그리고 높은 신뢰성과 정밀도를 가진 센서의 조합으로 고객의 운영 과제를 해결합니다. 대규모 시스템을 구축하는 것에 비해 추가 배선/배선 및 설치 작업이 최소화되어 배포까지의 리드타임과 비용을 크게 절감할 수 있습니다.
Visualization of Equipment Conditions in Hydropower Plant

Yokogawa의 대응 가능한 기술

AXW Magnetic Flowmeter

FN510 무선 다기능 모듈

FN110 필드 무선 통신 모듈

Customer Challenge

하천형 수력 발전소는 댐처럼 저수지가 없고 강물을 직접 발전소로 끌어들여 전기를 생산합니다. 돌이나 모래가 수로에 들어오면 수력 터빈이 마모되거나 손상될 수 있습니다. 따라서 터빈에 도달하기 전에 이러한 고체를 제거해야 합니다. 호우로 인해 머드플로우가 예상되는 경우, 수로 제어 게이트를 닫고 물을 끌어들이는 것을 중단해야 합니다.이를 위해 강, 댐 등의 수위를 측정할 수 있는 비접촉식 레이더 수위 변환기가 자주 사용되어 작동을 유발합니다.
그러나 강의 수위와 물의 모래 함량 사이에는 상관 관계가 거의 없기 때문에 강의 수위만으로 게이트 위치를 제어하면 많은 양의 모래가 발전소로 들어와 장비를 손상시키거나 정지시킬 수 있습니다. 최악의 경우 주요 장비가 흙과 모래에 묻혀 복구하는 데 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다. 따라서 적절한 수문 제어가 필요합니다.

Our Solution

장비 손상의 감소
강물의 탁도는 수위계로 수위를 측정하는 동시에 Yokogawa의 TB400G 표면 산란광 탁도계로 측정합니다. 머드플로우로 인해 발전소로 유입될 모래의 양을 측정하기 위해 탁도계를 사용하면, 수위와 탁도를 함께 수로 제어 게이트의 위치를 제어하는 파라미터로 사용할 수 있습니다. 그 결과, 많은 양의 침전물을 조기에 감지하고, 수문을 신속하게 닫고, 물 유입을 중단함으로써 장비의 손상을 줄일 수 있습니다.

낮은 비용으로 빠른 배포
일반적으로 수로 수문은 모니터링실에서 멀리 떨어져 있기 때문에 유선 연결은 비용이 많이 들고 배선 작업이 어렵습니다. GM10 데이터 로거와 FA-M3 V 산업용 IIoT 컴퓨팅 플랫폼을 사용하면 작업 기간과 비용이 크게 절감되고, ISA100 필드 무선 시스템을 통해 원격 모니터링실에서 측정된 데이터를 수집할 수 있습니다.

가용성의 향상
중단한 후 강물에 유입되는 모래의 양이 감소하면 수문을 열어 물 유입을 재개할 수 있으므로 수력 발전소의 가용성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

운영 효율성 개선
수문의 개폐를 자동화하면 게이트 운영에 필요한 작업을 줄일 수 있습니다. 또한 e-RT3 Plus 산업용 IIoT 컴퓨팅 플랫폼 또는 GA10 데이터 로깅 소프트웨어를 사용하면 측정된 데이터를 시각화하고 공용 또는 독립적인 네트워크를 통해 원격 모니터링할 수 있습니다. 또한 원격으로 모니터링된 데이터는 감시 검열 작업을 줄이고 발전소와 본사 간의 의사소통을 간소화하는 데 사용할 수 있습니다.
Automatic Gate Control at Run-of-River Hydroelectric Power Station