Modernizace řízení MVE s Kaplanovou turbínou Tecomatem Foxtrot
22. 2. 2019 | Ing. Jaromír Klaban | Teco, a. s. | www.tecomat.cz
Hladiny, síť, generátor a hrabačka jsou části, které hlídá a řídí Tecomat Foxtrot na Kaplanově turbíně na řece Opavě nedaleko Vrbna pod Pradědem. Brněnská firma GEEN, která podniká v energetice, se stala majitelem této malé vodní elektrárny a rozhodla se ji v roce 2018 jednak modernizovat a jednak ji připojit do dohledového dispečinku ve svém brněnském sídle.
Článek má za cíl poukázat na univerzalitu řídicího systému Foxtrot, který je v poslední době často popularizován realizacemi především v segmentu tzv. chytrých domů či inteligentních budov. Avšak stále je duší i tělem, tedy softwarem i hardwarem, plnohodnotným průmyslovým PLC určeným pro řízení strojů a procesů v nepřetržitém provozu.
Obr. 1. Řízení rozvodného kola Kaplanovy turbíny; Tecomat Foxtrot adaptivně nastavuje jak rozvodné tak oběžné kolo pro maximalizaci výstupního výkonu generátoru
Uvedená elektrárna má jednu Kaplanovu turbínu HH 550 SK od firmy Hydrohrom, která ji dodala v roce 2007. Turbína má průtok 1,6 m3/s a má na výstupu asynchronního generátoru maximální výkon 133 kW při 760 otáčkách za minutu (obr. 1). Koncem roku 2018 byla rekonstruována hrabačka, tedy mechanická část, která z česlí odstraňuje nahromaděné listí a jiné mechanické nečistoty zachycené před vstupem vody do turbíny. S touto rekonstrukcí se svezla i modernizace řídicího systému, který ve výsledku nejen řídí a optimalizuje soustrojí turbína-generátor, ale komunikuje všechna provozní data po internetu do brněnské centrály (obr. 2).
Obr. 2. Základní modul a tři rozšiřující moduly obsáhnou řízení celé MVE
Není náhodou, že systém naprogramoval Ing. Pavel Smílek z firmy Rameco, který pro firmu GEEN v minulosti vytvořil na Foxtrotech dohledové centrum s videostěnou s osmi velkoplošnými obrazovkami. Na toto centrum pomocí Foxtrotů doposud připojoval hlavně fotovoltaické elektrárny FVE a když i MVE, tak jenom monitorované. Na této MVE však Foxtrot nejen komunikuje, ale řídí celý proces. Posílá všechna data Foxtrotům v centrále, které je „obalí“ grafikou a zobrazí. Ing. Smílek mi doslova napsal „Dnes tam místo staré hrabačky na fotce stojí hrabačka moderní a automatická řízená Foxtrotem a rozváděče jsou již nepochybně zakrytované. Měl jsem tam jet ještě jednou na finále, ale protože se oživení kvůli nízké hladině vody protáhlo do ledna, oživili jsme to nakonec celé na dálku s pomocí dodavatele rozváděčů, firmou Albrecht Elektro z Bruntálu.“ I o tom je současný řídicí systém Foxtrot. Plnohodnotně integrován do internetu data nejen přenáší, ale lze jej naprogramovat a celou úlohu zprovoznit na dálku.
Obr. 3. Lokální vizualizace na dotykovém displeji ID-31 umístěného na víku rozváděče
Do rozváděčů byl Foxtrot namontován místo původního řízení „krabičkami“ s indikátory, ochranami a kompenzacemi různé provenience, vzájemně neprovázané a bez možnosti dálkového dohledu či správy. Jak řekl Ing. Pavel Smílek: „Na přesné měření otáček generátoru nebo na variabilitu funkcionalit a na modularitu umožňující snadné rozšíření systému by tu obyčejné PLC možná nestačilo. S Foxtrotem se do toho lze pustit bez obav. V současnosti tu jeden centrální modul CP-1000 řídí úplně vše – automatické ovládání MVE, kompenzaci, chod hrabačky, řízení hladin a stavidla, zabezpečení objektu, komunikaci s dohledem v Brně, webové rozhrání pro obsluhu i pro dálkovou správu. Připojeny jsou desítky senzorů hladiny, teploty, koncové indukční snímače polohy, senzor otáček generátoru, snímání stavu všech stykačů, ochran, jištění. Datových bodů je tu zpracováno přibližně 150. Je to i s výstupními údaji o výrobě, stavu generátoru a EZS. Vše se archivuje v Brně na dohledu GEEN, data se přenáší on-line po internetu (obr. 4). Připojení je teď dvojí – místní poskytovatel internetu a LTE modem. A softwarové vychytávky? Pro mne to byla „hračkárna“, kde jsem i fakt užil ladění provozu – implementoval jsem třeba autotuning, který během provozu postupně vyhledá ideální kombinaci nastavení rozvodného a oběžného kola, a tak maximalizuje výkon. Je tu i analýza příčin poruch, která rozhoduje o případných automatických restartech MVE, či naopak o přivolání obsluhy. Ta má ovládání vyvedené na svůj mobilní telefon, takže má okamžitý přehled odkudkoliv, kdykoliv.“
Obr. 4. Dohledové centrum firmy GEEN v rekonstruovaných horních patrech výškové budovy na Mariánském náměstí v Brně; je odtud „dohled“ i na celé Brno
Je zřejmé, že univerzální Foxtrot v rukou technických univerzálů, mezi které Ing. Smílek patří, přináší inovativní řešení na úrovni doby do různých průmyslových i energetických aplikací.
Vyšlo v časopise Elektro č. 2/2019 na straně 36.
Tištěná verze – objednejte si předplatné: pro ČR zde, pro SR zde.
Elektronická verze vyšlých časopisů zde.