エグゼクティブサマリー：長期的な水力発電パフォーマンスのための標準化された自動化基盤
米国に拠点を置く大規模な電力会社は、老朽化したインフラ、断片化されたレガシー制御、運用の複雑化に対処するため、水力発電設備の複数年にわたる最新化を実行しています。 100基以上の発電ユニットを抱え、中には100年以上稼働しているものもあるため、この電力会社では、信頼性を向上させ、労働力の移行をサポートし、現場固有の要件を損なうことなく長期的な資産の存続性を実現できるスケーラブルな自動化戦略を必要としていました。
Emerson のOvation™ 自動化プラットフォームを標準化することで、この電力会社は、水力発電設備全体で一貫した運用、機器の可視性の向上、サイバーセキュリティの強化をサポートする統合制御およびデータアーキテクチャを確立しました。 この最新化プロジェクトにより、トレーニングとメンテナンスを簡素化しながら、リモートオペレーション、プラント間の調整、予知保全、高度なシミュレーションが可能になります。 これまでに完了した展開は、標準化された自動化基盤がどのようにユニットの稼働率を向上させ、トラブルシューティングを迅速化し、将来の送電網と運用の需要を満たすためにレガシー水力発電設備を位置づけできるかを示しています。
結果：フリート全体の標準化によって可能になる測定可能な運用の改善
- 河川管理の最適化、遠隔操作の自動化、統合状態監視をサポートする標準化された自動化基盤を確立します
- 設計コストを削減し、トレーニングを簡素化し、サイト間で一貫した機器タグ付けを可能にします
- 標準化された自動化基盤は、トレーニングを簡素化し、従業員の流動性を強化することで、従業員の移行をサポートします
- 機器の信頼性向上とトラブルシューティング対応時間の短縮により、ユニットの稼働率を向上させます
- 現在および将来のサイバーセキュリティコンプライアンスをサポートします
- シミュレーションツールは、運用への影響前に潜在的な問題をプロアクティブに特定して解決します
- これまでに13ユニットを完了し、学んだ教訓を将来の配備に適用します
アプリケーション
設備全体の水力発電自動化の最新化
顧客
米国に拠点を置く大手電力会社
課題：大規模な水力発電設備にわたるインフラの老朽化と制御の断片化
米国の大手エネルギー供給業者は、老朽化した水力発電設備の最新化という課題に直面していました。その設備には100基以上の発電装置が含まれており、中には100年以上前のものもあります。 過去のアップグレードは断片的に行われていたため、システムは断片化されており、自動化は制限され、データの可用性に一貫性もありません。 標準化の欠如は、運用上の非効率性、メンテナンスの必要性の増加、信頼性の懸念を生み出しました。 信頼性の高い運用をさらに 80 年間続けるために、電力事業者は一貫性をもたらし、データアクセスを改善し、サイバーセキュリティ体制を強化し、フリート全体のパフォーマンスを向上できる、スケーラブルで標準化された自動化戦略を必要としていました。
ソリューション：拡張性の高いフリートの最新化をサポートする統合 Ovation 自動化
このエネルギープロバイダーは Emerson と提携し、数十億ドル規模の複数年にわたる包括的最新化プログラムの一環として自動化戦略を実施しました。これには、水力発電設備全体でのタービンの交換、発電機の巻き戻し、励磁の更新、新しい油圧動力装置が含まれていました。
自動化ソリューションの基幹となったのは、断片化されたレガシーシステムに取って代わる Emerson の統合 Ovation 自動化プラットフォームでした。 この標準化された制御アーキテクチャは、すべてのユニットで一貫性を維持しながら、各サイトの固有の要件に適応できます。
Ovation プラットフォームは、以下を制御および監視します。
- ユニット運転（ガバナー、潤滑油、高揚程、エアレーション、冷却水、ブレーキなど）
- サービス用空気/水、開閉装置、サンプ、排水、湖水位/池の水抜き、放水路ゲート、ヘッドゲートおよび取水口バルブシステムに関するプラント付帯設備の運用
- 励起、電気保護、エネルギー管理、気象観測所および企業データヒストリアンシステムの統合
- 遠隔運転、河川管理および最適化に関するプラント間調整
統合型の高度自動化ソリューションを導入することで、リアルタイム監視、予知保全、一元的なデータ収集が可能になります。 このアプローチは、プラント管理を合理化し、遠隔操作や工場間の調整を可能にするだけでなく、スケーラブルなアップグレード、メンテナンスコストの削減、資産の信頼性の向上、より良いデータの可視性による意思決定の強化の基盤を構築します。
Emerson のソリューションの主なコンポーネントは以下のとおりです。
- 標準化された自動化プラットフォーム：Emerson の Ovation 制御システムは、一貫した制御ロジック、高性能 HMI、およびサードパーティシステムとの統合を提供します。
- データ駆動型運用：Emerson の Ovation ソリューションは、24時間年中無休の監視&診断センターによる集中監視を可能にし、新しい Emerson Rosemount 計装（レベル、圧力、流量、位置、温度）からのデータを活用します。
- 統合された振動監視と保護：Ovation マシナリ・ヘルス・モニタは、機械的な問題を早期に検出し、費用のかかる機器の故障を防ぎます。
- サイバーセキュリティスイート：Emerson の DHS 認定 Ovation 制御システムは、ウイルス対策、パッチ管理、コンプライアンスの自動化を提供します。
- プログラム管理アプローチ：専任チームがすべてのサイトで実行を調整し、整合性、ステークホルダーの関与、サイト固有の制約への適応性を確保しました。
これらのコアコンポーネント以外にも、Emerson は標準化と現場固有のニーズのバランスを考慮したカスタマイズされたアプローチで、複雑な油圧パワーユニット（HPU）の最新化にも取り組みました。
約30の異なる構成に直面し、Emerson は受注構成設計アプローチを採用しました。サンプ、モータ、ポンプ、バルブ、アキュムレータなどの共通のコンポーネントファミリーを選定し、各サイトが適切な規模となるよう組み合わせつつ、一貫した油圧回路図を維持しました。 ウィケットゲートの開閉圧力、サンプの温度とレベル、アキュムレータのレベルを監視するための計装が追加されました。
Emerson の包括的なソリューションは、スケジュールの柔軟性、労働力の移行、コンポーネントの陳腐化など、電力事業者の長期計画で特定された課題や戦略的優先事項にも対処しました。 統合された Ovation プラットフォームにより、ユーティリティはイノベーションと標準化のバランスを取ることができ、高度なアプリケーションとシミュレーションを活用してトレーニングと長期的な労働力開発をサポートします。 重要なのは、標準化された自動化基盤により、ユーティリティが AI 主導の分析や予測的最適化などの将来のイノベーションを採用できるように位置付けられ、長期的な適応性とパフォーマンスの向上が保証されることです。
なぜそれが重要なのか：標準化された自動化による将来性のあるレガシー水力発電
大規模で長寿命の設備群を管理する水力発電事業者にとって、最新化戦略は、信頼性、保守性、長期的な適応性を確保しながら、標準化と柔軟性のバランスを取る必要があります。 このプロジェクトでは、統合自動化プラットフォームが、断片化されたレガシーシステムを、多様な現場で一貫した運用をサポートする統合されたデータ主導の基盤に変換する方法を示します。
このユーティリティは、機器の可視性を向上させ、リモートおよび調整された操作を可能にし、サイバーセキュリティとシミュレーションを制御アーキテクチャに組み込むことにより、運用の複雑さを軽減しながらユニットの稼働率を強化しました。 標準化された自動化アプローチは、トレーニングを簡素化し、スケーラブルなアップグレードを可能にすることで、従業員の移行と継続的な最新化もサポートします。 これらの機能を組み合わせることで、従来の水力発電設備は、送電網の需要や運用要件が進化し続ける中で回復力、効率性、応答性を維持することができます。
「（PLCではなく）分散制御システムに移行するという決定は、データの可視性と分析に基づいていました。 Ovation テクノロジーは、グラフィックス、ロジック、アラーム、ヒストリアンなど、すべてを1つのプラットフォームに組み込んだ包括的なソリューションです。 私たちは、Ovation™ 自動化プラットフォーム内の機会を最大限に引き出し始めたばかりです。」
- 米国ユーティリティ社主席エンジニア
Emerson の水力自動化ソリューションに関する詳細をご覧ください
Emerson の水力発電専用の自動化ソリューションのポートフォリオで、水力発電所を最新化および最適化します。
- Ovation 最新化プラットフォーム
水力発電所制御、SCADA、およびサードパーティシステムとの統合のための統合自動化プラットフォームで、パフォーマンスと信頼性を向上させます。 - リモートオペレーションセンター
Ovation 自動化ソフトウェアによって実現されるリモート機能により、地理的に分散したプラントからの24時間年中無休の安全な監視と診断。 - Ovation マシナリ・ヘルス・モニタ
完全に統合された振動監視と保護により、機器故障の前に問題を早期に検出します。 - 電力&水道サイバーセキュリティスイート
水力発電およびその他の発電利用者が、プロセスを中断することなく重要資産を保護するためのICSサイバーセキュリティスイート。
関連ケーススタディ
Emerson の水力自動化ソリューションが信頼性、ユニットディスパッチ、送電網の安定性を向上させる方法の追加事例をご覧ください。
エキスパートに相談する
当社の水力自動化ソリューションのエキスパートにお問い合わせください。Emerson の水力発電所制御システムと自動化ソリューションの詳細、およびそれらが施設をどのように最新化・最適化できるかについてご案内します。