Čtvrté a poslední pokračování článku o Přečerpávací vodní elektrárně Dlouhé Stráně. Systém řízení technologických procesů, malá vodní elektrárna a závěr.

Vysokotlaká kompresorová stanice

Tlakový vzduch odebíraný ze dvou ležatých vzdušníků slouží k zavzdušnění prostoru oběžného kola a snižování hladin vody v savce.

Propojovací potrubí umožňuje též využití tlakového vzduchu pro první plnění větrníků ČAR. Každé soustrojí má samostatnou kompresorovu stanici. Stanice TG 1 je vybavena navíc třetím – záložním kompresorem pro obě soustrojí, záskok je možný pro TG 1 i TG 2. Každé soustrojí má 2 kompresory Typ 2-TSK 20 B.

Kompresor má tyto parametry:

• výkon 280 m³h^-1
• sací tlak 0,1 MPa
• sací/výtlačná teplota 30/40 °C
• výtlačný tlak 4,0 MPa
• otáčky kompresoru 737 min^-1
• příkon na hřídeli 47,4 kW
• výkon el. Motoru F 280 M 08 55 kW
• chladící voda při 20 °C 2 kg s^-1
• oteplení kompresoru 2–3 % příkonu
• hlučnost 95 dB

Pro každé soustrojí jsou instalovány dva vzdušníky s těmito parametry:

• průměr 2 500 mm
• délka 9 910 mm
• objem 44 m³
• výpočtový přetlak 4,2 MPa
• provozní tlak 4,0 MPa

Vzdušník je opatřen vlezem, pojistným ventilem, odkalením kontrolním manometrem, tlakovými spínači pro ovládání kompresorů. Oba vzdušníky jsou navzájem propojeny trubkou DN 200 PN 40, která tvoří dilatační kus. Vzdušník má hrdla s přírubami pro připojení potrubí. Vzdušník je opatřen patkami pro kotvení na betonové sokly, oky k možné manipulaci pomocí lan a kladek.

Odolejování vod

Zařízení na odolejování prosáklých vod z technologického zařízení je situováno v nejnižším místě strojovny. Znečištěné vody z technologie jsou svedeny potencionálně do gravitačně sorpčního odlučovače pro každý stroj, kde se provádí I. a II. stupeň separace oleje. Odtud částečně přečištěná voda odtéká do jímky, kam je současně svedena voda z jednotlivých podlaží elektrárny. Z jímky se znečištěná voda čerpá kalovými čerpadly do odolejovacího zařízení typu GOOL-760, kde dochází ke konečnému čištění. Vyčištěná voda se shromažďuje v jímce odolejované vody, odkud je čerpána čerpadly CVEV do recipientu a dále do toku pod PVE.

Množství ropných produktů v odtoku přečištěné vody je průběžne kontrolováno zařízením SIGRIST a v případě překročení přísně nastavené hranice čistoty provede obsluha opětovné přečištění až do dosažení limitu.

Regulace turbín

Pro regulaci turbín je instalován čerpací agregát typ ČA- 12-6,5 a regulátor typ EHR – VII F – R. Zdroje regulačního tlaku čerpacího agregátu a hydraulické silové části regulátoru jsou ovládané elektrickou řídící částí. V samotném regulátoru je umístěn elektrohydraulický převodník, který spojuje elektrickou řídící část s hydraulickou silovou částí.

Čerpací agregát

Sestává z nádrže, větrníku a čerpadla. V nádrži je instalován kompletní čerpací agregát. Celkový objem nádrže je 7 m³. Provozní obsah oleje v nádrži cca 3 m³.

Nádrž stačí pojmout ještě objem oleje z větrníku. Pro snadnější vypouštění oleje a čištění nádrže je její dno skloněné. Větrník je tlaková nádoba opatřená průlezem ø 500 pro kontrolu a čiđtění vnitřku větrníku. Celkový obsah větrníku je 12 m³. Provozní množství oleje ve větrníku je 2,7 m³.

Šroubové čerpadlo „Sigma" typ FAG 70 je poháněno elektromotorem N = 55 kW, n = 1475 ot/min. Čerpadlo dodává 6 l/s oleje při tlaku 6,28 MPa. Motor je spojen s čerpadlem spojkou VPS 0.15. V čerpacím agregátu jsou instalovány 2 čerpadla. Jedno je za provozu trvale v chodu, druhé je rezerva. Sání každého čerpadla je zaústěno do oddělené skříně, která je opatřena výsuvným rámem se sítem, filtrujícím nečistoty v oleji.

12. Systém řízení technologických procesů

Řízení provozu obou soustrojí PVE je plně automatizováno. Jeho úroveň umožňuje dálkově řídit PVE z nadřazeného energetického dispečinku Praha.

Provoz a stav technologického zřízení PVE v podzemí i nadzemí je kontinuálně sledován počítačovým systémem, který mimo kontrolních a informačních funkcí plní také funkci řídící. Ta spočívá v:

• • Řízení automatických pochodů soustrojí programovatelnými automaty, které jsou součástí decentralizovaného počítačového systému,
• • Skupinové regulaci provozu PVE, která umožňuje řídit elektrárnu jako jednu provozní jednotku,
• • Řízení odtoku z dolní nádrže v závislosti na přítocích.

Struktura systému sestává z následujících tří úrovní:

Řízení dílčích technologických zařízení umožňuje řídit jednotlivá soustrojí prostřednictvím dílčích automatik pouze z manipulačních a strojových rozvaděčů ze strojovny v podzemí (např. při zkouškách).

Řízení technologických celků (tj. soustrojí) spočívá v řízení každého soustrojí sekvenčními automaty s možností činit tak ze strojovny v podzemí nebo z dozorny v nadzemí.

Řízení PVE jako celku je realizováno skupinovým regulátorem s možností řízení z dozorny nebo dispečinku.

Technologické zařízení je trvale kontrolováno a chráněno nezávislým systémem elektrických a strojních ochran. Chrání soustrojí i při poruše sekvenčních automatů nebo dílčích automatik.

Počítačový systém je dán zařízeními firmy AEG Wien (řady Modicon A 500, A 120) a operátorskými stanicemi VS 220.

V nadzemí zabezpečuje systém sběr dat, skupinovou regulaci, regulaci odtoku, komunikaci s dispečinkem, informační a řídící systém prostřednictvím operátorských stanic. Každá operátorská stanice je vybavena PC s monitorem 19" a tiskárnou pro pořizování protokolů. Systém v nadzemí navíc komunikuje s rozvodnou 400 kV Krasíkov, odkud přenáší uzlovou hodnotu napětí.

Pohled na dispečerské pracoviště

Časovou synchronizaci řídícího systému zajišťuje přijímač jednotného času z radiového vysílače Meinflingen.

Přenos dat mezi nadzemím, podzemím a horní nádrží je zabezpečován sběrnicí Arcnet (realizace optokabely), na kterou jsou připojeny stanice A 500 a 120.

V podzemí zajišťuje řídící systém řízení sběr dat ze soustrojí a společných zařízeních , informační a diagnostické funkce. Každé soustrojí je vybaveno jedním systémem A 500, který je napojen na sběrnici Arcnet. Ke každé stanici je připojen vizualizační systém Viewstar 200 (barevný monitor s klávesnicí), který poskytuje detailní informace o soustrojí, zejména o automatických pochodech, teplotách ložisek, elektrických veličinách.

Uspořádání řídícího systému je modulární s možností rozšíření konfigurace. Případné změny v algoritmech je možné jednoduše uskutečňovat přímo v elektrárně úpravou v programovém vybavení tohoto systému. V tomto a příštím roce proběhne na elektrárně kompletní výměna celého řídicího systému.

Detailní pohled na počítačový systém dispečerského pracoviště

Další část naší exkurze se odehrávala v srdci řídících systémů PVE Dlouhé Stráně – na dozorně.

Při prohlídce dozorny nás provázel pan Ing. Jan Babák, vedoucí provozu PVE, který patřil mezi poutavé vypravěče:

„Na dozorně elektrárny se opravdu scházejí všechny informace týkající se technologického zařízení elektrárny. Technologické zařízení elektrárny se zobrazuje na dvou panelech," pokračuje Ing. Babák. „ Na čelním panelu jsou zobrazeny vývody motorgenerátoru, včetně rozvoden, a rozvodny vlastní spotřeby. Na bočním panelu jsou zobrazeny zejména hydrotechnické údaje a údaje o funkci vzduchotechniky podzemí".

K dalšímu vybavení dozorny nám vedoucí provozu uvedl: „V mnohem podrobnější formě jsou všechny tyto údaje zobrazeny na obrazovkách řídícího systému. Údaje o technologii nejsou jediné, které se na elektrárně Dlouhé Stráně centralizují. Jsou zde i tabla Elektrické požární signalizace, Elektrické zabezpečovací signalizace a kamerového sytému.

Na otázku Ing. Hály, co všechno lze v dozorně kamerovým systémem pozorovat, Ing. Babák odpovídá: „Kamerovým systémem můžeme vidět jednak vnitřní prostory elektrárny, ale také venkovní prostory. Třeba zde na monitoru vidíte pohled na hráz horní nádrže nebo zde je pohled na hráz dolní nádrže, je zde také možno spatřit vjezd do elektrárny, a další."

Pohled na čelní panel v dozorně

Ing. Hála pokračuje v otázce: „Kamera, která monitoruje horní nádrž může sledovat tedy vlastně celý obvod horní nádrže?"

Od Ing. Babáka se mu dostává následující odpovědi: „Ano kamera může sledovat jednak hladinu vody jako takovou, ale samozřejmě pohyb po hrázi horní nádrže a její okolí.

Aby byl náš seriál o PVE Dlouhé Stráně kompletní a mohli jsme jej pro tuto chvíli uzavřít, zbývá ještě podat informace o Malé vodní elektrárně, což je energetické dílo, situované do sdruženého objektu dolní nádrže PVE na kótě 776,61 m n. m. (osa stroje).

13. Malá vodní elektrárna

Hlavní technické parametry:

Malá vodní elektrárna (MVE) Dlouhé Stráně je energetické dílo, situované do sdruženého objektu dolní nádrže PVE na kótě 776,61 m n.  m. (osa stroje). MVE využívá k výrobě elektřiny energie vody na odtoku z nádrže. O instalaci Francisovy turbíny pro MVE se uvažovalo již v rámci projektové přípravy sdruženého objektu. Proto byla v době výstavby provedena stavební připravenost, spočívající v osazení přívodních potrubí s revizními šoupátky a česlicemi (pro každou výpust jedno), kalhotového kusu před turbínou a v osazení odtokového potrubí DN 700. Ve stavební části byl vytvořen snížený prostor pro strojovnu MVE. Instalace vlastní MVE proběhla v roce 1996, po ukončení všech stavebních činností.

Řešení vlastní MVE muselo respektovat již realizované uspořádání, přísné požadavky na ekologii provozu, požadavek na dálkové řízení zadáváním žádaného průtoku z velínu PVE a rovněž požadavek na bezobslužný, trvalý a bezporuchový provoz. Tomuto zadání nejlépe vyhovělo horizontální soustrojí s Francisovou turbínou a asynchronním generátorem, dodávané výrobcem turbín ČKD Turbotechnics z Rájce-Jestřebí.

Francisova turbína je navržena jako horizontální, levotočivá s horním nátokem. Je řemeslně velmi dobře zpracována. Provozním  uzávěrem před turbínou je klapka s elektropohonem DN 400. Spirála turbíny je volná, řešena jako odlitek ze šedé litiny, což spolu s dynamicky vyváženým kolem významně přispívá k velmi klidnému chodu stroje při všech výkonech. Savka turbíny je plechový svařenec. Rozváděcí lopatky a oběžné kolo o průměru 400 mm jsou přesné odlitky, vyrobené z vysoce jakostních materiálů COR 13/1 a COR 13/6. Rozváděcí lopatky natáčí regulační kruh s jednočinným servomotorem, ovládaný hydraulickým agregátem.

Podélný řez soustrojím MVE

Výkon turbíny se přenáší přes pružnou spojku přímo na třífázový asynchronní generátor, který dodává elektrickou energii do vlastní spotřeby přečerpávací elektrárny. Automatiku MVE obstarává mikroprocesorový řídící systém, který v sobě slučuje funkce sekvenčního automatu, regulátoru turbíny a informačního systému. Jsou do něho přivedeny veškeré důležité signály o stavu soustrojí (teploty ložisek, výkon, otáčky, působení ochran atd.).

MVE ve sdruženém objektu

Vybrané informace jsou přenášeny do dozorny PVE. Najetí a odstavní včetně poruchových a havarijních odstavení turbíny probíhá automaticky. Turbína je zavírána gravitačně závažím a může se odstavit i v případě výpadku napájení. Při odstavení stroje automaticky otevírá odtokový kuželový uzávěr, který tak zajišťuje nepřetržitý odtok z nádrže. MVE umožňuje zpracovat asanační průtok Q₃₅₅, který činí 120 l s^-1.

Celá technologie MVE je již od zadání řešena tak, že v žádném případě nemůže dojít ke styku vody s ropnými látkami. MVE je tak při předpokládané roční výrobě 800 000 kWh zdrojem levné a ekologické energie.

14. Závěr

Našlo by se toho ještě hodně zajímavého, o čem bychom mohli spolu hovořit, ale to podstatné co jsme chtěli našim čtenářům sdělit, jsme v průběhu našich čtyř zastavení na PVE Dlouhé Stráně již učinili. Po dohodě s vedoucím provozu jsme si slíbili, že se po čase na PVE znovu vrátíme a k některým částem PVE Dlouhé Stráně se ještě jednou podrobněji vrátíme a vybaveni vhodnou technikou se pokusíme natočit reportáž i digitální kamerou.

Nyní je však na místě naše poděkování, které panu ing.Babákovi za všechny čtenáře, vyjádřil Ing. Hála, šéfredaktor časopisu: „Pane inženýre, jménem našich čtenářů i případných zájemců o návštěvu a exkurzi na PVE, Vám upřímně děkuji za možnost seznámení se s provozem PVE Dlouhé Stráně a také za výjimečnou možnost návštěvy míst PVE, která běžný návštěvník nemá možnost navštívit.

Jsme si plně vědomi, že právě i díky Vaší vstřícnosti a Vašemu pochopení, jsme mohli navštívit místa, které si zřejmě běžný návštěvník exkurze nemá možnost prohlédnout.“

Ing. Babák dodává: „V tom máte pravdu, každá exkurze pro širokou veřejnost v sobě zahrnuje návštěvu informačního centra, návštěvu podzemní elektrárny, kde je možné spatřit rozběhové motory, a strojovnu jako takovou, dále je součástí exkurze vjezd na dolní nádrž a horní nádrž. Z celkem pochopitelných důvodů pro nejširší veřejnost není možné uskutečnit návštěvu takových míst, jako je dozorna, návštěva rozvodny 400 kV, vývodového transformátoru, apod.“

Ing. Babák u čelního panelu v dozorně elektrárny

Literatura
- PVE Dlouhé Stráně, kolektiv autorů, vydal ČEZ a.s., r. 1997