Jak efektywnie modernizować instalacje gospodarki pomocniczej?

Jak efektywnie modernizować instalacje gospodarki pomocniczej?
Fot. Adobe Stock. Data dodania: 20 września 2022

Instalacje gospodarki pomocniczej to ważny element funkcjonowania każdej elektrowni czy elektrociepłowni. Mają bezpośredni wpływ na ciągłość i niezawodność procesu wytwarzania energii. Ich modernizacja i wprowadzenie rozwiązań z zakresu automatyzacji pozwala na poprawienie kluczowych dla układu parametrów. Musi być jednak - jak podkreślają eksperci firmy ASTOR - przeprowadzona w efektywny, uważny sposób.

Głównym zadaniem elektrowni i dużych elektrociepłowni jest odpowiednio: wytwarzanie energii oraz energii i ciepła. W tych procesach biorą udział różnorodne instalacje automatyki, które można podzielić na główne - turbinowe i kotłowe oraz gospodarkę pomocniczą. Za wytworzenie energii odpowiada bezpośrednio kocioł, z którego para podawana jest na turbinę napędzającą generator. Proces główny wspomagają układy okołoturbinowe, do których należą: instalacje podawania paliwa (takie jak nawęglanie w elektrowniach węglowych, odpowiedzialne za dostarczenie węgla do kotła); pompownie wody zdemineralizowanej i stacje uzdatniania wody; instalacje podawania biomasy oraz instalacje związane z dostosowaniem wytwarzania do norm środowiskowych, a więc filtry czy zespoły odpowiedzialne za odsiarczanie czy odazotowanie.

Instalacje pomocnicze są bardzo ważne z punktu widzenia ciągłości procesu wytwarzania energii, ponieważ umożliwiają pracę bloków energetycznych i pomagają w spełnieniu norm środowiskowych. W przypadku tych, mających bezpośredni wpływ na wytwarzanie energii, kluczowa jest niezawodność i ciągłość pracy. Dobrym przykładem są układy nawęglania, odpowiedzialne za dostarczenie paliwa - najczęściej węgla - do kotła.

Nowo budowane bloki energetyczne powstają kompleksowo, łącznie z układami pomocniczymi. Aby całość pracowała bezawaryjnie i niezawodnie, uwagi wymagają nie tylko techniczne aspekty układu blokowego, ale również instalacje z nim współpracujące. W interesie inwestora podpisującego z generalnym wykonawcą kontrakt dotyczący bloku energetycznego jest wówczas dopilnowanie szczegółów całej inwestycji, łącznie z instalacjami pomocniczymi, które są nieodłączną częścią układu. W przypadku modernizacji już istniejących układów gospodarki pomocniczej, inwestycje dotyczą działających instalacji i polegają m.in. na automatyzacji, zwiększeniu dostępności oraz niezawodności. Starsze instalacje, np. służące nawęglaniu często nie były zautomatyzowane, co oznacza, że wymagały większego zaangażowania personelu elektrowni. Obsługa nawęglania prowadziła proces w nastawni nawęglania ręcznie, za pomocą tablicy synoptycznej, na której sygnalizowane były również alarmy. Brakowało narzędzi automatycznej archiwizacji danych, zbierano tylko najbardziej istotne informacje za pomocą rejestratorów, bądź spisywano je ręcznie z tablicy synoptycznej. Często to za mało, aby pomóc w optymalizacji procesu.

Czemu służy modernizacja instalacji gospodarki pomocniczej?

W przypadku tej, kluczowej dla produkcji energii elektrycznej z węgla instalacji, wprowadzenie automatycznego sterowania, bazującego na kontrolerach automatyki ma na celu przede wszystkim zwiększenie niezawodności i dostępności całej instalacji. Instalacje nowo budowane lub modernizowane najlepiej wyposażyć w kontrolery dedykowane dla procesów ciągłych, charakteryzujące się możliwościami takimi jak wprowadzanie zmian w algorytmach sterowania bez ich zatrzymywania czy wymiana kart sterownika na ruchu bez wyłączania. Warto zastosować redundantny system automatyki, który będzie odporny na awarię poszczególnych składowych. Takie, redundantne systemy sterowania gwarantują działanie w przypadku awarii każdego z elementów - nawet samego kontrolera. Jest to możliwe, ponieważ układ sterowania oraz poszczególne moduły są zdublowane, pracują w tzw. „gorącej rezerwie” i płynnie przejmują sterowanie procesem w przypadku uszkodzenia. Redundancja umożliwia również modyfikację logiki programu sterującego bez zatrzymywania procesu. Dobrą praktyką jest dopilnowanie, aby w skład systemu sterowania w miarę możliwości wchodziły powtarzalne i popularne (dostępne) karty. Dzięki temu niewielkim kosztem można zbudować magazyn części zamiennych.

Podobny poziom bezpieczeństwa zapewnia się w komputerowych systemach SCADA , pracujących na stacjach operatorskich. Zastosowanie redundantnych stacji komputerowych zabezpiecza operatorów przed brakiem podglądu i możliwości sterowania procesem w przypadku uszkodzenia. Systemy komputerowe powiadamiają także obsługę na bieżąco o awariach i alarmach. Może ona, w odpowiedzi na zaistniałą sytuację, podejmować czynności naprawcze. Ponadto automatycznie zbierają i archiwizują dane, na podstawie których generowane są raporty. Ich analiza pomaga w optymalizacji procesu. Dobrą praktyką jest zwrócenie uwagi dostawcy systemu SCADA na odpowiedni poziom jego wykonania. Powinien być spójny z obecnymi już aplikacjami użytkownika, aby operatorzy nie odczuwali różnicy korzystając z niego. Dzięki temu w sytuacjach awaryjnych wymagających szybkiej reakcji nie popełnią błędu. Należy upraszczać ekrany graficzne tak, aby operator nie odczuwał nadmiaru informacji, kolorów i mało wnoszących grafik. Zadbanie o przejrzystość interfejsu w przypadku, kiedy procesy przebiegają poprawnie zdecydowanie ułatwi zareagowanie operatorowi w razie wystąpienia wyróżniającego się alarmu, czy nietypowego komunikatu.

Z uwagi na dużą rozległość instalacji nawęglania, układy sterowania i informatyczne są mocno rozproszone na obiekcie, dlatego należy zapewnić niezawodne połączenia pomiędzy nimi. W tym celu stosuje się specjalistyczne, odporne rozwiązania sieciowe, umożliwiające budowę połączeń „ringowych”, będących odpowiednikiem redundancji w sterowaniu, odporne na przerwanie poszczególnych połączeń pomiędzy układami automatyki.

Inwestycja krok po kroku

Wybierając system automatyki, inwestor powinien zastanowić się przede wszystkim nad tym, jak ważna jest modernizowana instalacja, czy zmiany przyczynią się do przestoju, jak dotkliwy on będzie i jakie przyniesie konsekwencje. Na tej podstawie można określić wymagania techniczne, przekładające się na konkretną konfigurację systemu, a więc i koszty samej inwestycji oraz późniejszej eksploatacji. Optymalnym rozwiązaniem jest równowaga pomiędzy zapewnieniem odpowiedniej redundancji systemu automatyki, a kosztem zakupu. Zbyt skomplikowany układ może być bardziej problematyczny w eksploatacji, może wymagać utrzymywania wysokiej klasy specjalistów w dziale utrzymania ruchu lub droższego serwisu u zewnętrznej firmy.

Kolejny krok - to wybór konkretnego dostawcy, mającego w swojej ofercie systemy, które są w stanie sprostać określonym wymaganiom. Na tym etapie należy zweryfikować potencjalnych kontrahentów oraz ofererowane przez nich rozwiązania. Nawet najlepszy sprzęt może się przecież zepsuć i wtedy ważny jest kontakt z dostawcą i to, w jaki sposób podchodzi on do rozwiązania problemu. Dostawca powinien mieć referencje z podobnych wdrożeń, być obecny na rynku od dłuższego czasu, oferować szkolenia, usługi serwisowe, gwarancyjne oraz konsultingowe. Najlepiej, aby wybrany system automatyki był sprawdzony i znany na rynku. Dzięki temu, po upływie gwarancji po wdrożeniu można będzie wprowadzać w nim zmiany we własnym zakresie, a znalezienie firmy, która zrobi to za inwestora, nie będzie problemem. Sprzęt powinien także pochodzić od dostawcy, który dba o ciągłość produkcji i rozwój systemów sterowania, zapewniając dostępność części lub kompatybilność z nowo wprowadzanymi produktami.

Systemy automatyki, szczególnie w energetyce, budowane są z myślą o wieloletniej pracy, dlatego dostawca musi gwarantować dostępność podzespołów na długo od ich wdrożenia, albo wykazać się programem upgrade’u, który nie będzie wymagał wymiany systemu na zupełnie nowy. Łatwo można to zaobserwować na przykładzie komputerowych systemów operatorskich. Ciągłe wprowadzanie nowych wersji systemów operacyjnych, a co za tym idzie brak wsparcia dla starszych, niesie za sobą konieczność upgrade’u aplikacji na stacjach operatorskich. Wybrany system komputerowego sterowania SCADA powinien zapewniać szybką aktualizację do najnowszego systemu operacyjnego i jednocześnie łatwą konwersję aplikacji operatorskiej.

Dostawca powinien również oferować szkolenia, umożliwiające służbom utrzymania ruchu inwestora odpowiednią eksploatację systemu oraz wprowadzanie poprawek i modyfikacji we własnym zakresie. Przekłada się to na niższe koszty utrzymania systemu. Na życzenie klienta, musi on także zaoferować kontrakt serwisowy.

Kierowanie się tymi wytycznymi pozwoli na wybór systemu automatyki, który będzie niezawodny i wykaże się niskimi kosztami posiadania. W przypadku nowej inwestycji czy dużej modernizacji, taki system zazwyczaj jest niewielkim kosztem całości, jednak pełni bardzo ważną rolę w procesie eksploatacji. Od tego czy i jak działa zależy to, czy funkcjonuje konkretna instalacja. Inwestor nie ma specjalnego wpływu na wybór generalnego wykonawcy, ponieważ wygrywa on w przetargu publicznym, którego głównym kryterium jest cena. Im więcej czasu poświęcone zostanie zatem na dokładne przygotowanie wymagań specyfikacji technicznej oraz określenie dopuszczalnych kryteriów wyboru dostawców, tym bardziej składane oferty będą porównywalne i spełniające oczekiwania. Po zakończeniu okresu gwarancyjnego utrzymanie instalacji staje się obowiązkiem inwestora, a wtedy znaczenie ma m.in. to czy własne służby potrafią go poprawnie eksploatować i modyfikować.

Z punktu widzenia biznesowego, prowadzona inwestycja wymaga od inwestora maksymalnego stopnia zaangażowania w każdym aspekcie prowadzonej modernizacji. Nie oznacza to, że całym bardzo skomplikowanym procesem powinna się zajmować jedna osoba. Warto nie tylko sprawdzić, jak dostawca konkretnego systemu dba o inwestycję, ale i zasięgnąć opinii działu automatyków na etapie projektowania systemu sterowania i wizualizacji. Docelowo to przecież oni będą go eksploatowali i będą odpowiedzialni za jego utrzymanie.

Jak robią to inni

Praktycznym przykładem realizacji wymienionych założeń jest projekt przeprowadzony w grupie ENERGA w oparciu o systemy automatyki ASTOR. Składał się z trzech dużych inwestycji w obszarach gospodarki pomocniczej i dotyczył automatyzacji: instalacji bezpośredniego podawania biomasy do kotła, modernizacji rozładunku transportu węgla oraz modernizacji taśmociągów i nastawni nawęglania. Inwestycje usprawniły cały proces produkcji energii, a dzięki automatycznemu sterowaniu osiągnięto założony cel i poprawiono jego wydajność, niezawodność, bezpieczeństwo oraz zminimalizowano usterki. W jaki sposób? Po pierwsze mając po modernizacji ciągły i łatwy dostęp do zawsze aktualnych danych, operatorzy są w stanie błyskawicznie zauważyć usterki czy nieprawidłowości. Wcześniej raporty tworzone były ręcznie, więc trudniej było o rzetelne statystyki. Obecnie - na podstawie trendów zbieranych automatycznie - można optymalizować proces, obserwując działanie poszczególnych instalacji. To z kolei przekłada się na koszty. Im krótsze awarie i bardziej wiarygodne informacje, tym mniejsza potencjalna strata czasu oraz funduszy. Dodatkowo, poprzez ustawienie blokad w systemie taśmociągów na instalacji nawęglania, uniemożliwiono operatorom zadanie błędnych parametrów sekwencji taśm. Jeśli chodzi o minimalizowanie ryzyka w pracy, automatyzacja pozwoliła na wyeliminowanie konieczności przebywania załogi w miejscach zapylonych, a zmieniając technologię podawania biomasy i węgla, zmniejszono niebezpieczeństwo wybuchu.

Wdrożenie w ENERGA Elektrownie Ostrołęka zostało zapoczątkowane od stosunkowo niewielkiej instalacji współspalania biomasy tzw. „starej biomasy” w 2008 roku. W kolejnym roku zaczęto modernizować kolejne: nawęglanie, rozładunek węgla, transport węgla, instalacje bezpośredniego podawania biomasy do kotłów („nowa biomasa”). Obecnie system sterowania wymienionymi instalacjami okołoturbinowymi składa się z trzech niezależnych układów redundantnych, kilku pojedynczych sterowników, dwóch stacji inżyniersko-operatorskich, dwóch stacji operatorskich, przemysłowej bazy danych oraz 20 zdalnych dostępów z systemem raportowym. Dział utrzymania ruchu został przeszkolony w firmie ASTOR, dzięki czemu samodzielnie sprawuje opiekę i dba o utrzymanie systemu. Oczywiście w trudnych sytuacjach zawsze może uzyskać kompleksowe wsparcie ze strony dostawcy w ramach wsparcia technicznego.
×

DALSZA CZĘŚĆ ARTYKUŁU JEST DOSTĘPNA DLA SUBSKRYBENTÓW STREFY PREMIUM PORTALU WNP.PL

lub poznaj nasze plany abonamentowe i wybierz odpowiedni dla siebie. Nie masz konta? Kliknij i załóż konto!

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu

Podaj poprawny adres e-mail
W związku z bezpłatną subskrypcją zgadzam się na otrzymywanie na podany adres email informacji handlowych.
Informujemy, że dane przekazane w związku z zamówieniem newslettera będą przetwarzane zgodnie z Polityką Prywatności PTWP Online Sp. z o.o.

Usługa zostanie uruchomiania po kliknięciu w link aktywacyjny przesłany na podany adres email.

W każdej chwili możesz zrezygnować z otrzymywania newslettera i innych informacji.
Musisz zaznaczyć wymaganą zgodę

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Jak efektywnie modernizować instalacje gospodarki pomocniczej?

NEWSLETTER

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu.

Polityka prywatności portali Grupy PTWP

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!