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Voith HyCon

Wasserkraftautomatisierung aus einer Hand

Voith Automatisierung ist HyCon

     

    Unser umfassendes Wissen über Anlagenausrüstung und -prozesse ist die Grundlage für erstklassige Automatisierungslösungen. Innerhalb unserer HyCon-Automatisierungsfamilie bieten wir hervorragende Fachkompetenz und Erfahrung bei der Auswahl, Konstruktion und Implementierung individueller Automatisierungslösungen. Auf diese Weise verspricht HyCon (Hydro Control) höchste Effizienz, maximale Zuverlässigkeit und hervorragende Leistung. Durch die internationale Anerkennung unserer Kunden konnte Voith weltweit bisher mehr als 7 000 Automatisierungssysteme in knapp 3 200 Kraftwerken installieren.

    Angesichts der sehr langen Lebensdauer von Wasserkraftwerken sind die Zuverlässigkeit des gewählten Systems und der angebotenen Serviceleistungen von größter Wichtigkeit. Daher implementieren wir praktisch das gesamte Voith System.
    Lino Ossami Yassuda von Enerpeixe S.A.

    HyCon Prozessleitsysteme

      Wir haben unser langjähriges Prozesswissen und unsere Erfahrungen in der Anlagensteuerung eingesetzt, um ein wasserkraftspezifisches Prozessleitsystem zu entwickeln. Mit Hilfe vieler Module können wir schnell und kostengünstig maßgeschneiderte Lösungen für Wasserkraftkraftanlagen aller Arten und Größen bauen. Das HyCon Leitsystem ist eine zuverlässige und sichere Lösung für neue Anlagen und Modernisierungsprojekte gleichermaßen. Die HyCon Leitsysteme basieren auf Siemens SIMATIC S7 Komponenten und unterstützen viele offene Schnittstellen, einschließlich IEC 60870-5-101/103/104 und IEC 61850. Die HyCon Automatisierungsfamilie bietet Schnittstellen für den Datentausch mit verschiedenen IT-Systemen wie MES, ERP und CMMS.

      HyCon 400

      Die Voith HyCon 400 Leitsystemlösungen bieten eine komplette und umfassende SCADA-Funktionalität für alle Kraftwerksumgebungen. Unsere HyCon 400 Lösungen basieren auf den Siemens Industrial S7-400 und WinCC Produkten sowie den PCS7 Standards.

      Produktdetails:

      • Basierend auf Siemens SIMATIC PCS7 Standards
      • Eigene wasserkraftspezifische Blockbibliothek
      • Skalierbare Redundanz für SPS, Netzwerk, Server und I/O
      • Verteilte Serverkonfigurationen für Anlagen, u.a. mit mehreren Maschinen oder sehr komplexen Hilfsanlagen
      • Ergonomisch entwickelte Benutzeroberflächen, die dem Nutzer helfen, sich auf das Wesentliche zu konzentrieren
      • Unabhängige Bedienung vor Ort

      HyCon 300

      Die Voith HyCon 300 Leitsystemlösungen bieten eine vollständige und umfassende SCADA-Funktionalität für Wasserkraftwerksumgebungen und sind für den Einsatz in kleinen und mittleren Wasserkraftwerken konzipiert.

      Produktdetails:

      • Basierend auf Siemens SIMATIC S7 300 / S7 400 und SIMATIC WinCC
      • Eigene wasserkraftspezifische Blockbibliothek, Schrittketten und Face Plate Technologie
      • Offene IEC 60870-5-104 Kommunikation
      • Offene IEC 61850 Kommunikation

      HyCon Turbinenreglersysteme

        Voith entwickelt und fertigt die Kernkomponenten für Turbinenreglersysteme - und das schon seit mehr als 120 Jahren. Unsere perfekt abgestimmten Turbinenreglerpakete bieten alles Erforderliche für eine herausragende Regelleistung bei jeder Art von Turbine. Voith liefert je nach Turbinentyp, Größe und Anwendung Niederdruck- und Hochdruckreglersysteme. Höchste Sicherheit und Verfügbarkeit, längste Lebensdauer, höchste Empfindlichkeit und Genauigkeit sowie geringste Verluste sind dabei bei für uns selbstverständlich. Bislang wurden weltweit mehr als 18 500 Turbinenregler von Voith ausgeliefert und installiert.

        Digitaler Turbinenregler

        Unsere digitalen Turbinenregler kombinieren führende Technologie mit Konzepten, die ihre Zuverlässigkeit und Leistung unter allen Betriebsbedingungen viele Jahre lang bewiesen haben. Durch Verwendung der besten Hard- und Software auf dem Markt gewährleisten sie die höchste Verfügbarkeit. Durch ihren modularen und flexiblen Aufbau, können sie an die Anforderungen jeder Turbinenart angepasst werden. Die HyCon digitalen Turbinenregler basieren auf Siemens SIMATIC S7 Komponenten und unterstützen viele offene Schnittstellen, einschließlich IEC 60870-5-101/103/104 und IEC 61850.

        Der HyCon digitale Turbinenregler umfasst alle Reglermodule, die für jeden Turbinentyp notwendig sind:

        • Drehzahlregelung
        • Öffnungsregelung (mit oder ohne Frequenzeinfluss)
        • Leistungsregelung (mit oder ohne Frequenzeinfluss)
        • Wasserstandsregelung (mit oder ohne Frequenzeinfluss)
        • Durchflussregelung
        • Pumpensteuerung

        Reglerölversorung

        Niederdrucklösungen (bis 63 bar) können für alle Turbinentypen verwendet werden. Sie passen perfekt für große hydraulische Maschinen, sind aber auch eine absolut sichere und zuverlässige Lösung für alle anderen Arten hydraulischer Maschinen. Voith liefert alle Komponenten für Ihre individuelle Lösung:

        • Ölsumpfbehälter mit Pumpengruppen
        • Hauptventile für Energieproduktion
        • Öldruckbehälter für Energiespeicherung
        • Hochdruckkompressoren für Luftergänzung
        • Sensoren und Aktoren

        Hochdrucklösungen (bis 160 bar) können für alle Turbinen verwendet werden und sind oft eine kostengünstige Lösung für kleine und mittlere Hydraulikmaschinen. Voith liefert alle Komponenten für Ihre maßgeschneiderte Lösung:

        • Ölsumpfbehälter mit Pumpengruppen
        • Hauptventile für Energieproduktion
        • Kolbendruckspeicherstation mit Stickstofffüllung
        • Sensoren und Aktoren

        Reglersteuerelemente

        Die Bedeutung der Schnittstellen vom Prozessleitsystem zur Maschinengruppe wird häufig unterschätzt. Die elektrohydraulischen Umsetzer und Verstärker zum Betrieb der Servomotoren sind somit die Hauptsteuerungselemente des hydroelektrischen Kraftumwandlungsprozesses und werden einzeln für jeden Maschinensatz entwickelt. Unsere weitreichende Erfahrung in der Wasserkraftanlagentechnik hilft uns, die erforderliche Zuverlässigkeit und Reglergenauigkeit zu erreichen. Um passende Aktoren für den Digitalregler zu erhalten, entwerfen und liefern wir alle erforderlichen erstklassigen Steuerelemente für die Turbinensteuerung. Voiths spezialisierte, eigengefertigte Komponenten zur Reglersteuerung:

        • Steuerventile bis DN 200
        • Tauchspulenservoventile (TSM 6) mit Schnellschluss

        Der Vorteil der Tauchspulenservoventile im Vergleich mit einem Standard-Proportionalventil ist die bis zu drei mal längere Lebenszeit.

        Hydrauliksteuerung

        Voith liefert alle Komponenten für weitere hydraulische Steuerungssysteme, einschließlich:

        • Ring Gates
        • Drosselklappen
        • Kugelschieber
        • Ringschieber
        • Einlaufschütze und Saugrohrschütze
        • Hydraulische Wandler
        • Druckregler

        HyCon Thyricon Erregersysteme

          Unsere Erregerproduktreihe bietet eine erstklassige Technologie zur Versorgung der Erregerwicklung des Wasserkraftgenerators und damit zur intelligenten und zuverlässigen Steuerung der Generatorspannung und der Blindleistung. Thyricon bietet viele Vorteile für alle Arten von Projekten im Wasserkraftbereich. Dies gilt für neue Anlagen, Modernisierungen und Erneuerungen.

          Digitale Spannungsregler

          Thyricon nutzt speicherprogrammierbare Steuerungen auf dem neuesten Stand der Technik und entsprechende Softwaremodule für die digitale Spannungsregelung, die Stator- und Rotorbegrenzungsfunktionen, die Leistungsstabilisierung (PSS: Power System Stabilizer bzw. Pendeldämpfungsgerät) und für die Schnittstellen zu anderen Systemen im Kraftwerk. Die Regelkreise wurden entsprechend den gültigen IEEE-Standards programmiert, die für bestes Systemverhalten sowie zuverlässigen und sicheren Betrieb innerhalb der Generatorgrenzen garantieren.

          Unsere Steuerungen basieren auf Siemens Standardkomponenten, die von Voith auch für Turbinenregelung und Leittechnik eingesetzt werden. Die Programmiersprache des Thyricon-Reglers ist identisch mit der der Siemens-Automatisierungsprodukte, was den Umgang mit dem Erregersystem erleichtert. Dadurch werden Schulungen und Instandhaltungen einfacher und schneller.  

          Statisches Erregungssystem

          Bei statischen Thyricon-Erregersystemen wird die Erregerwicklung des Generators direkt durch eine vollständig geregelte Thyristorgleichrichterbrücke versorgt. Der direkte Zugang zur Läuferwicklung ist der Grund für die herausragenden dynamischen Eigenschaften dieser Systeme. Hochmoderne Leistungselektronik steigert gemeinsam mit einer Selbsterregung die Zuverlässigkeit des statischen Erregersystems, da dessen Leistungsteil unabhängig vom Rest des Kraftwerks ist. Die hohe Deckungsspannungskapazität und der große Betriebsbereich der Spannung der Gleichrichterbrücke garantieren, dass Thyricon auch weiter arbeitet, wenn die Spannung im Netz stark einbricht.

          Vorteile:

          • Herausragende dynamische Reglereigenschaften
          • Schnelle Entregung durch Umkehr der Erregerspannung
          • Rechnerisch ermittelte Rotortemperatur (Feldspannung und -strom)
          • Statischer Leistungsteil, keine rotierenden Maschinen notwendig

          Bürstenloses Erregersystem

          Als weiteres Grundkonzept wird statt eines statischen Erregersystems eine direkt angetriebene AC-Erregermaschine mit Dioden-Gleichrichter auf der Generatorwelle verwendet. Der Hauptvorteil dieser Lösung im Vergleich zu statischen Erregern ist, dass Probleme mit dem Kommutator und den Bürsten vollständig vermieden werden. Das bürstenlose System verzichtet auf Schleifringe und daher auf alle stromübertragenden Bürsten und reduziert damit die Wartung. Allerdings ist durch die zusätzliche Erregermaschine mit ihrer Zeitkonstante und mangels der Möglichkeit einer direkten Feldbeeinflussung die Regelgeschwindigkeit des Spannungsreglers um ein Vielfaches geringer. Voith ist einer der wenigen Hersteller weltweit, der rotierende Erregermaschinen für Wasserkraftgeneratoren fertigt und damit sowohl statische Erregungen als auch bürstenlose Erregungen als Komplettpaket liefern kann.

          OnCare.Health Hydro

            OnCare.Health Hydro ist das Voith Überwachungs-, Analyse- und Diagnostiksystem. Mit seinen herausragenden Einsatzmöglichkeiten zur Unterstützung früher Fehlererkennung und vorbeugender Instandhaltung ist es ein wertvolles Werkzeug. Es vereint unsere Planungs- und Fertigungserfahrung mit Ihrer Betriebserfahrung zu einem leistungsstarken Werkzeug, das speziell für Ihre Wasserkraftanlage ausgelegt ist.

            Um die vielfältigen Anforderungen der verschiedenen Typen, Größen und Betriebsmodi von Wasserkraftanlagen zu erfüllen, bieten wir:

            • Höchst skalierbare Systeme
            • Maßgeschneiderte Lösungen für Schutz, Überwachung, Analyse und Diagnose
            • Vordefinierte Standardkonfigurationen für Sensoren, um zuverlässige und sichere Messungen und Schutzfunktionen sicherzustellen

            Überwachung

            Das OnCare.Health Hydro Monitoringmodul wertet alle Messungen und charakteristischen Kennwerte als Funktion des Betriebsmodus und des Betriebszustands aus. Dabei bezieht es logische Funktionen auf Grundlage von Parametern mit ein, die Auslösesignale generieren, welche an den mechanischen Schutz der Einheit übermittelt werden. Die folgenden Monitoringfunktionen werden durch das OnCare.Health Hydro Konzept unterstützt:

            • Wellen-, Lager-, Turbinendeckel-, Ständerblechpaket-, Labyrinth-, Wickelkopf-, und Achsschwingung
            • Teilentladung
            • Generatorluftspalt
            • Magnetischer Fluss
            • Sowie u.a.: Temperatur-, Druck-, Wellenstrom- und Kavitationsüberwachung

            Analyse

            Um den Nutzen für den Anlagenbetreiber zu optimieren, muss das System in der Lage sein, vorbeugende Instandhaltungsstrategien effizient zu unterstützen. Unsere OnCare.Health Hydro-Module sind speziell für die Erfüllung dieser erweiterten Anforderungen entwickelt worden:

            • Hoch empfindliche Messtechnologie mit angepassten Analysetechniken
            • Diagnostische Intelligenz für eine geeignete Auswahl spezifischer Parameter und Vergleich der Messwerte mit dem erwarteten Verhalten je nach Anlagenbedingungen und Maschinenbetriebszustand
            • Maßgeschneiderte Systeme, um bestimmte Bedingungen zu erfüllen, wie etwa sehr geringe Drehzahlen oder verschiedene Betriebszustände mit stark schwankenden Anregungen
            • Die genaue Maschinenüberwachung durch intelligente Mess- und Analysesysteme mit einer analytischen Auswertung vorverarbeiteter Messwerte - beispielsweise mit einer Frequenzanalyse, die frequenzspezifische Beobachtungsergebnisse liefert - sowie die Berechnung weiterer wasserkraftwerksspezifischer charakteristischer Werte

            Diagnose

            OnCare.Health Hydro bietet mit seiner Flexibilität und seiner adaptiven, modularen Konfiguration ein leistungsstarkes Werkzeug zur zuverlässigen Diagnose für einen stets sicheren Anlagenbetrieb. Eine Wissensdatenbank verarbeitet automatisch die Analyseergebnisse. Diese Datenbank wird einzeln an jeden Maschinensatz angepasst und basiert größtenteils auf vollständig individualisierten dynamischen Maschinenmodellen. Das mathematische Modell des Maschinensatzes garantiert quantitative und qualitative Zustandsbeurteilungen, da es das beste Prozesswissen und alle bestehenden mechanischen Kopplungen integriert. Darüber hinaus können gesammelte Betriebserfahrungen in die Wissensdatenbank integriert werden.

            HyCon Optimierungsmodule

               

              Mit den Voith HyCon Optimierungsmodulen können Wasserkraftwerke wirtschaftlicher und ökologischer betrieben werden Neben den grundlegenden Beobachtungs- und Überwachungsfunktionen sind intelligente Optimierungsmodule wichtige Erweiterungen unserer HyCon-Familie. Sie können die Profitabilität einer Anlage wesentlich erhöhen, indem ihre Jahresenergieleistung gesteigert und die Betriebs- und Wartungskosten gesenkt werden. Ziel ist es, durch den Einsatz der HyCon Optimierungsmodule jeden Liter Wasser so effizient wie möglich zu nutzen.

              HyCon CCO Kaplanoptimierungsmodul

              Die herausragendste Eigenschaft von Kaplan- und Rohrturbinen ist ihre hohe Effizienz in einem breiten Fallhöhenbereich dank der Verstellmöglichkeit von Leitschaufeln und Laufrädern. Das Kaplanoptimierungsmodul korrigiert dabei ungenaue Zusammenhänge automatisch. Die Optimierung erfolgt im normalen Maschinenbetrieb. Die Optimierungsmethode nimmt kleine Änderungen an der Leitschaufel und der Laufradöffnung vor. Aufgrund des konstanten Maschinendurchflusses ist die Beeinträchtigung an der Maschine vernachlässigbar.

              Voith bietet ein Modul, um vollautomatisch den Leitrad-Laufrad-Zusammenhang bei Kaplanturbinen zu optimieren und dadurch die Profitabilität der Wasserkraftanlage direkt zu steigern.

              HyCon PO Anlagenoptimierung

              Die HyCon PO Anlagenoptimierung verteilt die Leistung auf die betriebenen Turbinen so effizient wie möglich. Dabei werden die Abweichungen in Design, Wirkungsgrad und Wasserdurchfluss berücksichtigt. Dadurch hilft die Anlagenoptimierung, wertvolles Wasser zu sparen.

              Die Optimierungsmethoden, die im Optimierungsmodul der HyCon-Anlage umgesetzt sind, gelten für alle hydraulischen Maschinentypen. Der erwartete Nutzen ist für Francis-Maschinen erwartungsgemäß höher als für Kaplanturbinen. Für den Optimierungsprozess wird ein detailliertes Anlagenmodell, einschließlich der Kennlinien und physikalischen Modelle für Turbinen, Generatoren, Abschalt- und Schließvorrichtungen sowie der Wasserwege verwendet.

              HyCon JC Joint Control

              Voith Joint Control (JC) ist ein wesentlicher Teil des HyCon Prozessleitsystems. Es handelt sich hierbei um einen bewährten Ansatz zur Optimierung der Wirk- und Blind-Lastverteilung. Entsprechend wird die Aufteilung des Durchflusses in Kraftwerken mit mehreren Maschinensätzen optimiert.

              HyCon WMC Wassermanagementregler

              HyCon Water Management Control ist das zentrale Element für die Bewirtschaftung Ihres Stauraumes. Die Wasserbewirtschaftung einer Stauhaltung wird durch Wehre, Schleusen und die im Kraftwerk befindlichen Turbinen betrieben. Der effiziente und optimierte Betrieb dieser Anlagen muss in jedem Fall den wasserrechtlichen Vorschriften folgen und sollte weitestgehend automatisiert geschehen. Voith hat durch sein HyCon WMC Water Management Control langjährige Expertise und Erfahrung, um allen Anforderungen an die Stauraumbewirtschaftung zu genügen.

              Schutzsystem

                Neben einem Prozessleitsystem sind perfekt konzipierte mechanische und elektrische Schutzsysteme entscheidend für den sicheren Betrieb eines Kraftwerks. Die Sicherheit von Menschenleben und der Schutz Ihrer Investitionen haben die höchste Priorität für Voith. Nur sorgsam ausgewählte Komponenten werden in einem ausgiebig geprüften, sicheren Konzept kombiniert, das für die HyCon-Familie eingesetzt wird.

                Telekommunikation und Zugangskontrolle

                  Wasserkraftanlagen sind oft unbemannt und werden von einer Zentrale bedient. Daher sind Systeme notwendig, die die Anlage vor nicht autorisiertem Zugriff schützen. Zu diesem Zweck werden erweiterte Videoüberwachungssysteme und Telekommunikationslösungen benötigt. Das Layout der Kraftwerksanlage und die erforderlichen Funktionen führen zu einer großen Anzahl möglicher Lösungen. Voith kombiniert Geräte erstklassiger Lieferanten zu spezifischen Lösungen für Ihre Wasserkraftanlage.

                  Hy2Grid – die Lösung für Automatisierung und elektrische Systeme für Kleinwasserkraftwerke

                  Hy2Grid ist eine modulare Komplettlösung für Kleinwasserkraftwerke. Die Produktpalette umfasst die Automatisierung und alle elektrischen Systeme bis zum Netzanschluss eines Wasserkraftwerkes.

                  ERFAHREN SIE MEHR ÜBER HY2GRID
                  OnCare

                  OnCare ist ein nachhaltiges Lösungskonzept zur Steigerung der Produktivität von Anlagen, das sowohl geplante wie auch ungeplante Stillstandszeiten reduziert und zur gleichen Zeit eine Steigerung der Effizienz von Maschinenwartungen mit sich führt. Das bedeutet optimierter Wartungsaufwand bei minimierten Kosten.

                  Erfahren Sie mehr über unsere digitalen Lösungen
                  Intelligent Hydropower

                  Der steigende Energiebedarf und die Nutzung unterschiedlicher Energiequellen weltweit erfordern mehr Flexibilität und genauere Leistungsdaten der Wasserkraft. Die Wasserkraftwerke sind daher mit dem zentralen Versorgungsnetz vernetzt, zudem steuern Software-Algorithmen viele Prozesse selbständig. Die Wasserkraft ist bereits hochgradig automatisiert – Voith macht sie jetzt auch intelligent.

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                  Voith HyService: Am richtigen Ort, zur richtigen Zeit

                  Die maximale Leistungsfähigkeit Ihrer Anlage zu erhalten oder die Lebenszeit zu verlängern ist unser Ziel – dafür bieten wir individuelle Servicelösungen. Ob für die regelmäßige Wartung oder im Notfall, unser HyService Team ist weltweit und rund um die Uhr für Einsatz.

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                  Automatisierungslösungen für Wasserkraftwerke – wie können wir Ihnen weiterhelfen?

                    HyCon Turbinenregler

                    Martin Sallfert

                    Expert Governor

                     

                    t +43 2742 806 22914

                    HyCon Thyricon Erregung

                    Hermes La Macchia

                    Global Product Manager Excitation Systems

                     

                    t +1-717-792-7673

                    OnCare.Health Hydro

                    Jose Manuel Nieto Diaz

                    Global Product Manager Hydro Condition Monitoring

                     

                    t +49 7321 37 3481

                    HyCon Optimierungsmodule

                    Ralf Grether

                    Senior Manager Automation

                     

                    t +49 7321 37 2538

                    Ausgewählte Kundenreferenzen

                      Immer auf dem Laufenden: Social Media & News

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