Home - Rasfoiesc.com
Educatie Sanatate Inginerie Business Familie Hobby Legal
Doar rabdarea si perseverenta in invatare aduce rezultate bune. stiinta, numere naturale, teoreme, multimi, calcule, ecuatii, sisteme


Biologie Chimie Didactica Fizica Geografie Informatica
Istorie Literatura Matematica Psihologie

Informatica


Index » educatie » Informatica
» INFORMATIZAREA PROCESULUI DIN CHE


INFORMATIZAREA PROCESULUI DIN CHE




Informatizarea procesului din CHE

1.     GENERALITATI

Necesitatea informatizarii procesului din CHE

Conducerea informatizata a procesului din CHE are la baza necesitatea de a controla mai bine acest proces in timp real, chiar de la distanta, de a gestiona si a optimiza mai bine parametrii de functionare si, nu in ultimul rand, de a creste siguranta in functionare a instalatiilor. Informatizarea face posibila supravegherea integrala a procesului tehnologic, in toate fazele sale, inregistrarea istoricului evenimentelor inainte si post eveniment si pe aceasta baza se pot fundamenta decizii reale in caz de evenimente nedorite in instalatii.



Avantajele unui sistem de conducere informatizat:

§       optimizare  (minimizare consum, maximizare randamente);

§       cresterea disponibilitatii capacitatilor de productie;

§       reducerea consumului propriu de energie;

§       reducerea cheltuielilor de exploatare;

§       evidenta orelor de functionare;

§       cresterea productivitatii muncii;

§       mai buna utilizare a personalului.

Conceptul de informatizare

In cadrul acestui concept, se are in vedere utilizarea de echipamente inteligente (care contin microprocesoare) pentru conducerea fiecarei parti a procesului si a intregului proces dintr-o centrala hidroelectrica, omului revenindu-i sarcina de a stabili limitele in care sa se desfasoare procesul si de a supraveghea buna lui desfasurare.

Conditiile tehnice pe care trebuie sa le indeplineasca un sistem de conducere informatizat:

§       sa realizeze cel putin functiunile pe care le realizeaza un sistem clasic cu relee;

§       sa realizeze functiuni noi;

§       sa ofere un grad sporit de fiabilitate;

§       sa aiba imunitate la campurile electromagnetice;

§       sa fie prietenos  (usor de invatat si de accesat);

§       sa fie un sistem deschis  (sa poata fi dezvoltat);

§       sa nu fie costisitor din punct de vedere financiar.

2.     DEFINITII SPECIFICE DOMENIULUI

Sistem software - totalitatea programelor cu care este echipat un sistem de calculatoare, privite prin prisma relatiilor reciproce si functiilor realizate.  Software-ul poate fi: de baza, de aplicatie, de comunicatie.

Sistem hardware - totalitatea circuitelor, dispozitivelor si echipamentelor componente ale unui sistem de calcul.

Interfata - granita sau punctul comun intre doua sau mai multe sisteme  (entitati), intre care are loc o circulatie de informatii sau de energie.

Calculatoare de proces - calculatoarele folosite pentru conducerea automata a proceselor fizice.

Terminal - echipamentul destinat comunicatiei utilizatorului cu sistemul de calcul.

LAN - Local Area Network - reteaua pentru transmisii de date pe distante mici (de regula in cadrul aceleasi cladiri), prin realizarea de legaturi intre calculatoare si echipamentele periferice.

VAN - Wide Area Network - reteaua de transmisiuni creata pentru extinderea retelelor LAN in afara cladirilor, pentru realizarea transmisiunilor de date intre calculatoare aflate la distanta  (ex.  intre dispecerat si CHE).  Trecerea de la LAN la VAN este realizata cu echipamentele electronice numite Bridge sau Router.

Ethernet - o topologie de retea locala de calculatoare, folosita pentru conectarea statiilor de lucru, a perifericelor etc., in cadrul aceleasi cladiri, care are la baza prevederile standardului international Ethernet.

Statie de lucru - un calculator conectat la o retea LAN si cu acces la facilitatile oferite de retea, care permite unui utilizator sa-si realizeze functiile specifice postului de lucru.

Server - un calculator de mare sau foarte mare putere de calcul, atasat unei retele LAN, pentru care acesta asigura o serie de functii specifice, cum ar fi: stocarea de fisiere pe disc, imprimare, servicii de comunicatii cu alte entitati din LAN, etc.

RTU-Remote Terminal Unit - unitatea terminala de culegere si transmitere de date.

Bridge - echipamentul care conecteaza LAN-uri folosind acelasi suport sau suporturi diferite si avand oricare din topologiile: Ethernet, Token-Ring, sau X. 25.

Router - echipamentul de interfata intre doua retele, care gestioneaza si conduce traficul intre acestea, avand urmatoarele facilitati in plus fata de Bridge: partitioneaza reteaua, atribuie prioritati in comunicatie, permite  (prin functiile sale) administratorului de retea sa stabileasca si sa corecteze defectul aparut, etc.

Interfata seriala Rs - echipament de procesare date in formatul accesibil calculatorului  sau altui echipament terminal, potrivit unui protocol de comunicatie.  Interfetele seriale poarta un numar care reprezinta standardul  (protocolul) in conformitate cu care lucreaza.

Convertor - echipament care transforma semnalul analogic in semnal binar sau invers.  In cazul unei interfete seriale, face transformarea dintr-un standard in altul  (ex.  Rs 485 in Rs 232).

Traductor - dispozitiv care transforma o marime fizica intr-o alta marime fizica  (de regula intr-o marime electrica).

Modem  (modulator-demodulator) - transforma semnalul digital in impulsuri, pentru a putea fi transmise prin reteaua telefonica.

Multiplexor  - echipament care asigura un mecanism de partajare a utilizarii unui canal de comunicatie (circuit), de catre doi sau mai multi utilizatori.

Repetor  - echipament care amplifica si regenereaza semnalul de intrare; el regenereaza efectiv semnalul binar, astfel incat acesta sa fie identic cu semnalul original.  

Memorie - componenta electronica capabila sa inmagazineze informatie digitala (in sistem binar).  

Semnal analogic - semnal proportional cu o marime fizica cu variatie continua.

Semnal digital - semnal numeric.  Se utilizeaza numai 2 cifre  (2 digiti) in sistemul binar.

Bit - unitate de masura a informatiei, definita ca logaritmul in baza 2 al lui 2; reprezinta informatia ce se obtine prin alegerea, la intamplare, a unui eveniment din doua evenimente egal probabile  (da-nu, 0-1 in sistemul de numeratie binar).

Byte (octet) - informatie cuprinzand opt biti.

Word - denumire generica a informatiei formata din unul sau mai multi Byte.

Viteza telegrafica - numarul de intervale elementare transmis in unitatea de timp.  Se masoara in baud  (Bd). Viteza telegrafica este egala cu 1 Bd daca se transmite un interval elementar intr-o secunda  (ex.  un punct in alfabetul Morse).

Viteza de transmisie  (rata de transfer) - numarul de biti transmis pe secunda de la o sursa de date si acceptat ca valabil de catre un colector de date  (biti/sec).

PLC  (Programable Logic Computer) - automat programabil - este un calculator profesional, configurabil functie de proces si cu o mare adaptabilitate la modificarile survenite in structura procesului atat ca soft cat si ca hard.

CPU  (The Central Processing Unit) - unitate centrala de procesare, care este alcatuita din: procesor, memorie si sursa de energie.

PROCESSOR - (microprocesor), este un circuit integrat specializat, avand capacitatea de a efectua calcule si capabilitatea de control. Functia principala a microprocesorului este comanda si administrarea integrala a unui sistem.

INPUT  (I)  - intrare  (marime de intrare).

OUTPUT  (O) - iesire  (marime de iesire).

RTC  (Real Time Clock) - ceas de timp real, serveste pentru marcarea in timp a evenimentelor.

OPTO-PORT  - port optic, serveste pentru transferul informatiei in sistemul digital-optic – digital.

DISPLAY - afisaj, serveste pentru vizualizarea informatiilor.

PROTOCOL - totalitatea instructiunilor care guverneaza o anumita activitate.

3. CONCEPTUL SCADA

SCADA  (Supervisory, Control, And, Data, Acquisition) este un sistem de supraveghere, control si achizitie de date.  SCADA nu este un sistem de control total al unui proces, ci mai degraba un sistem de monitorizare. Comanda procesului se executa prin instalatii special destinate (automate programabile), sau prin comenzile directe ale omului, dar SCADA asigura transmiterea comenzii de la un operator, aflat la oarecare distanta de proces, catre automatul programabil care astfel intervine in proces (ex.: consemn de pornire HA, consemn de incarcare cu o anumita sarcina, consemn de trecere pe rezerva etc.).

Sistemul comporta o arhitectura Hardware  (echipamentele componente) si o arhitectura Software (totalitatea programelor) care guverneaza functionarea sistemului.

SCADA prezinta o organizare pe nivele de importanta, care se poate asimila unei piramide  (de altfel denumita piramida informationala), la baza fiind totalitatea informatiilor din proces din CHE, apoi DHA, DET si la varf DEN, cu din ce in ce mai putine date, dar din ce in ce mai sintetice pe masura ce ne ducem spre varful piramidei.

 3.1. Componentele sistemului SCADA din CHE

Din punct de vedere Hardware, sistemul SCADA pentru o CHE se prezinta ca in anexa  0.  Se observa primul nivel de achizitie de date din proces  (nivelul traductoarelor si al PLC), datele se transmit printr-o linie de comunicatie de date  (transmisia este guvernata de un protocol, de ex. : Modbus sau Profibus) catre servere  (PC cu memorie si capacitate mare de operare, prevazut cu software propriu de aplicatie), care stocheaza datele, le proceseaza asa cum prevede programul, le arhiveaza, transmite unele la nivelul superior, da alarme atunci cand este cazul, etc.  Din servere, datele sunt transmise prin intermediul unei magistrale de date, guvernata de un protocol propriu  (ex.: retea Eternet), catre serverele CHE; DHA etc. La aceasta retea sunt conectate si statiile de lucru pentru operatori, precum si alte echipamente.  Acesta este nivelul 2.  De aici informatia se transmite printr-o retea de comunicatie  (circuit telefonic, radio, GSM, fibra optica), catre dispeceratul de hidrocentru.

3.2. Mai mult despre componentele hardware si software

LAN.  O retea locala LAN este o facilitate de comunicare a datelor localizate in aceeasi cladire  (CHE), asigurand toate conexiunile comutate de mare viteza intre procesoare, periferice, si terminale.  O retea locala trebuie sa asigure aceeasi accesibilitate larga si acelasi mod de utilizare a echipamentelor, precum reteaua electrica dintr-o cladire.

Reteaua Ethernet este o retea care utilizeaza ca mediu purtator; fie cablul coaxial gros cu impedanta de 50 ohmi, folosind transmisia de baza de 10 Mbps., fie cablul coaxial subtire, fie diferite tipuri de perechi de cabluri torsadate.  Pornind de la reteaua initiala de tip Ethernet, au fost elaborate diferite standarde Ethernet care prevad marirea vitezei de transmitere a datelor prin utilizarea  unor tipuri de cabluri, formate din mai multe perechi de fire torsadate, neecranate, cum ar fi de ex.  doua perechi de cabluri de categoria 5 perechi de fire torsadate neecranate  (5 UTP) care asigura o viteza de transmisie de 100 Mbps., dar si diferite tipuri de protocoale de comunicatie.

Figura 1 - Retea Ethernet

Se pot realiza retele Ethernet utilizand fibra optica multimod, asigurand o lungime mai mare a cablurilor dintre un nod al retelei si un echipament din retea.

Pentru a crea diferite facilitati in transmiterea datelor in retea, au fost realizate diferite topologii de retele, cele mai uzitate fiind topologiile: token-ring si ARCnet.                    

Figura 2  - Retea ARCnet

Nodul unei retele este locul unde se interconecteaza mai multe cabluri de racordare a componentelor de retea  (calculatoare, periferice, terminale, etc.) si  poarta denumirea de Hub.

Exista trei dispozitive de comunicatie a datelor care dispun de functiile operationale primare de interconectare a retelelor locale.  Acestea sunt: puntile  (Bridge), routerele si portile. Puntea serveste la interconectarea retelelor.  Puntea consta dintr-un procesor, din memorie si din doua placi adaptoare LAN  (cate una pentru fiecare retea).  Puntea decide daca trebuie sa transmita un cadru de date, de la o retea, la o alta retea.  In cazul puntilor care interconecteaza retele LAN si VAN, puntea converteste cadrele de date receptionate prin intermediul legaturii VAN, in formatul corespunzator LAN.

Figura 3 - Punte (Bridge)

Routere.  Routerele pot fi programate sa transmita mai departe traficul de date, in functie de diferiti parametrii, incluzand accesibilitatea liniilor si gradul de utilizare a liniilor.  Routerele asigura posibilitatea de utilizare a unor cai de transmisie alternative, fie predefinite, fie alocate dinamic.  In comparatie cu puntile care opereaza la nivelul; legatura de date, un router opereaza la nivelul retea.  Aceasta inseamna ca routerele iau deciziile de transmitere mai departe a mesajelor, in functie de adresele retelei si nu in functie de adresele de control al accesului la mediul de transmisie, utilizate de punti.

Figura 4 - Router

Porti.  Poarta reprezinta un tip special de convertor de protocol.  Functia principala a unei porti de retea locala este de a converti datele aplicatiei la nivelul legatura de date a unei LAN, pentru a fi transmise la un calculator mainframe. Transmisia efectiva a datelor de la o poarta la un calculator mainframe, se realizeaza uzual printr-o legatura de transmisie seriala, iar poarta este conectata la LAN prin intermediul unei placi adaptoare de retea.

Repetoare.  Deoarece nu este posibil ca zgomotul sa fie separat de un semnal analogic dupa ce acestea au fost amestecate pe o cale de transmisie, atat zgomotul cat si semnalul util sunt amplificate de catre repetoare. Raportul semnal-zgomot devine din ce in ce mai defavorabil pe masura ce creste lungimea caii de comunicatie.

                      

Figura 5 - Repetor

Acest efect nu are loc, in cazul semnalelor digitale, deoarece se utilizeaza repetoare regenerative, care, pe langa amplificarea impulsurilor, le si regenereaza pentru a reface forma semnalului binar exact asa cum era la iesirea din emitator.

Modemuri.  Modemul converteste unitatile si zerourile fluxului de date intr-un semnal analogic inclus in banda vocala telefonica, astfel incat datele pot fi transmise prin reteaua telefonica.  Modemul contine un emitator (modulator) care converteste semnalele digitale produse de calculatoare, intr-un semnal analogic cu o banda de frecventa care poate fi transmisa prin reteaua telefonica. Un semnal sinusoidal este utilizat adesea ca purtatoare in procesul de modulare analogica.  Modemul contine, de asemenea, un receptor care reconverteste semnalul analogic in forma digitala initiala, astfel incat calculatorul receptor sa poata utiliza datele.

Figura  6 – MODEM

Multiplexorul.  Este un echipament care asigura multiplexarea, adica asigura un mecanism de partajare a utilizarii unui canal sau a unui circuit, de catre doi sau mai multi utilizatori.  Sunt mai multe tipuri de multiplexoare: multiplexor cu divizare in timp, care permite transmisia a doua sau mai multe canale de date independente pe un singur circuit de viteza inalta, prin intercalarea in timp a datelor de pe fiecare canal, pe circuit.; multiplexor prin divizarea frecventei, care imparte domeniul frecventelor disponibile de transmisie in benzi mai reduse de frecventa, fiecare dintre acestea fiind utilizata pe un canal separat; multiplexor statistic, care utilizeaza timpul mort al dispozitivelor conectate pentru a transporta date de la dispozitivele active; multiplexor cu divizare in timp, care utilizeaza timpul ca referinta pentru datele multiplexate.

Figura 7 - Cum se face multiplexarea

Figura 8 - Solutie de multiplexare

Convertor.  Modul electronic specializat care converteste un tip de informatie in alt tip de informatie  (de ex.  semnal analogic in semnal digital), sau converteste protocolul atasat unei informatii, respectand un anumit standard, intr-un alt standard, pentru a fi compatibil cu standardul dupa care opereaza echipamentul de calcul cu care este conectat                    (vezi fig.  9)

             

               Figura 9 – Convertor                                      Figura 10  - Constructia fibrei

Fibra optica.  O fibra optica este un ghid de unda dielectric fabricat din sticla sau plastic. Fibra este constituita din trei parti distincte: miez, infasurare si teaca sau camasa.

Indicele de refractie al ansamblului variaza de-a lungul razei cablului, miezul avand indice de refractie mare si constant, iar regiunea infasuratoare indice de refractie mic si                    de asemenea constant.  Rezultatul diferentei dintre indicii de refractie este faptul ca lumina este constransa sa circule prin miez dupa ce patrunde in acesta, chiar daca fibra este indoita sau innodata.

                             

Fibra optica are un diametru de 125 microni, iar lumina se propaga ca in figura 11.

Figura 11 -   Schema de propagare prin fibra optica

LED   (dioda electroluminiscenta).  Acest tip de dioda emite lumina cu un spectru relativ larg si disperseaza lumina emisa sub un unghi destul de mare. Aceasta face ca LED-ul sa introduca in fibra semnale luminoase de mai mica putere, sub un unghi de acceptanta dat, decat o dioda laser.  Dioda electroluminiscenta este ieftina, fiabila, genereaza o putere de circa 100 microvati, avand o eficienta de aproximativ 2%.

Figura 12 -  LED

Dioda laser.  Datorita spectrului de emisie ingust si eficientei de cuplare a luminii in ghidul de lumina al fibrei, dioda laser furnizeaza niveluri de putere intre 5-7 miliwati.  Aceste diode sunt mult mai scumpe, iar durata de viata este in general de 10 ori mai mica decat a LED-urilor.  Dioda laser necesita circuite de reglare automata a nivelului si a puterii de iesire a razelor laser.

Figura 13 - Dioda Laser

CPU  (unitate centrala de procesare).  Dupa cum se vede si din figura de mai jos, unitatea centrala de procesare (cea mai importanta parte a unui modul electronic inteligent) se compune din: procesor, memorie si sursa de alimentare (sursa permanenta, a nu se confunda cu alimentarea de la retea).  Rolul sursei de alimentare este acela de a asigura alimentarea cu energie a acestei parti vitale, atunci cand dispare alimentarea de la retea, ceea ce face sa nu se stearga datele din memorie.

Figura 14 -  CPU (Central Processing Unit)

Intre procesor si memorie are loc un schimb permanent de  date, se iau din memorie datele ce trebuie procesate si se trimit datele care trebuie arhivate.

PLC (Programable Logic Computer). Automatul programabil este un computer profesional, larg configurabil hard si soft, utilizat in conducerea proceselor tehnologice din industrie, comunicatii si alte domenii de larga aplicatie si avand un soft adecvat.                                              

In figura 15 este prezentat un PLC in configuratia cea mai simpla, avand o cartela pentru marimile de intrare  (Input), marimi care pot fi analogice si/sau digitale, unitatea centrala de control a procesului si o cartela pentru marimile de iesire  (Output), marimile putand sa fie de asemenea analogice sau digitale.  

Figura 15 - Diagrama bloc a automatului programabil  (PLC)

Intr-o configuratie mai larga, automatul programabil va avea una sau mai multe cartele de intrare si de iesire  (functie de complexitatea instalatiei), una sau mai multe cartele de memorii, cartela pentru ceas de timp real (RTC), cartela pentru afisaj si taste de comunicare, cartela de comunicare cu un alt nivel, de regula RS 232 si desigur o cartela de alimentare de la retea.  Toate cartelele automatului programabil sunt legate intre ele prin intermediul unei cai de comunicatie.  De asemenea automatul programabil este legat prin circuite electrice cu traductoarele, de la care sosesc marimile de intrare care trebuiesc procesate, precum si cu elementele ce trebuie comandate sau pe care sunt afisate sau semnalizate diferite marimi ale procesului.  De asemenea PLC-ul va mai fi legat cu linia de comunicatie (LAN) prin care transfera sau primeste informatie ce se vehiculeaza in schema de conducere a procesului (din CHE de ex.).  A se identifica toate aceste elemente si in configuratia contorului electronic prezentat in figura de mai jos.

Figura 16 - Schema contorului electronic pentru energie electrica

Bit; Byte; Word.  Dupa cum se vede si din figura de mai jos, toate aceste marimi exprima cantitati de informatie cu care se opereaza in mod uzual in procesele informatice.

Figura 17 - Bit, Byte, Word

Transmisie de date.  O informatie complexa avand marimea de un anumit numar de biti  (Kb-kilobiti; Mb - megabiti) poate fi transmisa sub forma unor telegrame configurate din linii de 8 biti; 16 biti; 32 biti  etc., compatibile cu echipamentele dedicate pentru astfel de aplicatii.  In figura de mai jos sunt prezentate doua pachete de informatie cuprinzand aceeasi cantitate  (4064 biti), unul configurat in linii de 8 biti, iar celalalt in linii de 16 biti.

Se poate vedea ca aceeasi cantitate de informatie; in transmisia pe 16 biti, se face intr-un timp mai scurt decat in cazul pe 8 biti. De aici si avantajul de a folosi o transmisie de date pe 32 biti sau chiar mai mult, lucru posibil odata cu perfectionarea echipamentelor informatice.

Figura 18 -  Transmisie de date pe 8 biti si pe 16 biti

Memorii. Memoriile pot fi volatile  (informatia se sterge daca dispare alimentarea), sau nonvolatile  (care nu se sterge odata cu disparitia alimentarii).  Tipurile mai cunoscute de memorii: ROM  (Read Only Memory)-nonvolatila; RAM  (Random Acces Memory) sau memorie de citire si scriere - volatila si NOVRAM memorie nonvolatila;                              PROM  (Programable Read Only Memory) - nonvolatila; EPROM  (Erasable Programable Read Only Memory) - poate fi stearsa si rescrisa; EAROM  (Electrically Alterable Read Only Memory) - poate fi stearsa si rescrisa; EEPROM  (Electrically Erasable Programable Read Only Memory), non volatila, poate fi stearsa electric; CORE  (Core Memory), non volatila.

Memoriile cu care este dotat un anumit echipament informatic PC; PLC; contor electronic etc., pot avea o structura sau alta (se folosesc mai multe tipuri de memorii; EPROM; EEPROM; RAM ), functie de cantitatea de informatie vehiculata, de functiunile ce se doresc a fi realizate si de posibilitatea de a modifica ceva in viitor.

Ca aspect, memoriile se prezinta cel mai adesea ca niste circuite integrate, avand sau neavand o fereastra pentru stergerea si reinscrierea unor programe.  O astfel de memorie este prezentata in figura 19.  La inceputurile lor memoriile erau realizate din inele de ferita pe care se bobinau una sau mai multe infasurari, acestea fiind memoriile CORE.  Vezi figura 20.

Figura 19 -  Memorie EEPROM

Figura 20 -  Memorie CORE

Modul cum este structurata o memorie se poate vedea in figura 21.  

  

                                         

            

                Figura 21 - Structura memorie                                Figura 22 - Memorie-aplicatie

  

In cadrul memoriei sunt alocate mai multe campuri unor functiuni bine precizate, cum ar fi: memoria de executie  (de administrare), memoria tampon, facand parte din sistemul memoriei; memoria de inregistrare a intrarilor si iesirilor; memoria de date si memoria programului de utilizare facand parte din memoria aplicativa.

In figura 22 este prezentat un mod concret de alocare a campurilor de memorii in cadrul unei aplicatii.  Memoria este impartita in doua parti mari: memoria de inregistrare a datelor  (de intrare, de iesire, stocarea bitilor, registre de stocare) si memoria programului de utilizare care cuprinde instructiunile de control a programului.

Interfata seriala.  Potrivit standardului conform caruia a fost construita interfata, repartitia numerotarii pinilor, a marimilor alocate fiecaruia dintre ei si a functiunilor se face intr-un anumit mod.  Mai jos este prezentata  structura interfetei seriale RS 232, dar in mod asemanator sunt structurate alte interfete ca de exemplu RS 485; RS 422; Rs 423; etc.

Orice echipament terminal de date este echipat cu o interfata de regula de tipul RS 232,

MODEMUL este in sine o interfata de comunicatie de date


Figura 23 -  Interfata seriala RS 232

     

 4. ARHITECTURA SISTEMELOR INFORMATICE

Principalele echipamente componente ale sistemelor de conducere informatizata sunt:   

-        calculatorul central  (PC) si perifericele sale  (interfata om - masina);

-        reteaua de date prin care circula informatia digitala;

-        echipamentele pentru transferul datelor la alte nivele de conducere  (routere, modemuri, interfete seriale);

-        automate programabile;

-        traductoare si convertoare.

Arhitectura sistemelor informatice poate fi: centralizata si distribuita.

Arhitectura centralizata presupune transmiterea informatiei de la traductoarele montate in diferite puncte ale procesului, prin multe fire, direct in calculatorul principal de proces.  In aceasta configuratie calculatorul de proces este responsabil de guvernarea integrala a procesului si ca atare trebuie sa fie foarte puternic si cu viteza mare de calcul.  Trebuie neaparat sa aiba rezerva  (sistem redundant).

Arhitectura distribuita presupune existenta unor module inteligente  (PLC) dispuse in proces langa principalele instalatii, sau grupe de instalatii.  Aceste PLC primesc informatia de la traductoarele din proces, proceseaza informatia conform softului implementat, transmit comenzi instalatiilor supervizate, primesc informatii de feet-back, informatii de stare, informatii cantitative si calitative despre marimile din proces si transmit prin reteaua de date rapoarte sau alerte catre calculatorul central.  In aceasta arhitectura PC central supervizeaza procesul global din CHE si mentine relatia cu treapta de conducere superioara, fiind degrevat de problemele curente ale instalatiilor din centrala.  Desigur ca numarul mare de fire se mentine doar intre traductoare si PLC-uri, dar acestea sunt scurte si bine protejate impotriva vicierii preciziei marimilor masurate si transmise la PLC-uri.

4.1. Monitorizarea si conducerea informatizata a procesului

In cadrul CHE au fost realizate diferite configuratii de sisteme de conducere a procesului si cu diferite tipuri de echipamente. Sistemele de conducere centralizata realizeaza viteze mari de circulatie a informatiei, dar aglomereaza centrala cu multitudinea de cabluri de transmisie, iar pe de alta parte PC-ul va fi foarte ocupat de diferitele secvente ale procesului. Sistemele de conducere cu hardware distribuit sunt realizate cu automate programabile  sau cu module inteligente  (SCADA).

Cele doua solutii prezinta urmatoarele particularitati:

-        solutia cu automate programabile ofera viteza de scanare si de procesare mica nu permite realizarea de algoritmuri complexe, cu un numar mare de marimi de intrare si iesire.  Sistemul este usor de programat si de depanat.

-        SCADA  ofera posibilitati mult mai mari de a realiza algoritmuri complexe, cu un numar nelimitat de marimi de intrare si iesire. Viteza de scanare si procesare este mare, sistemul este fiabil si usor de depanat.

Este necesar ca la conceptia unui sistem de conducere a procesului sa se aiba in vedere ca acesta sa fie un sistem deschis, ceea ce vizeaza: comunicatia, sistemul de operare, baza de date si interfetele cu utilizatorii.   

4.2. Scheme de monitorizare si conducere a procesului

Intr-o serie de CHE, au fost realizate pana in prezent, scheme de monitorizare partiala sau integrala a procesului, urmand ca intr-o etapa viitoare sa se realizeze si instalatiile de             comanda a acestuia.  Desigur ca este mult mai bine sa se realizeze intr-o singura etapa schema integrala de conducere a procesului prin calculator, ceea ce s-a realizat deja la CHE care au intrat in functiune in ultimii ani, sau la grupurile retehnologizate integral              (de ex.  la Portile de Fier 1).

In anexa 1 se prezinta o schema de achizitie de date pentru realizarea gestiunii energiei electrice intr-o CHE.  Cele cinci contoare electronice avand placi de iesire seriala RS 485,

sunt conectate in paralel la o retea de date, conectata la randul ei la PC printr-un convertor RS 232 / RS 485.  

Atat PC-ul cat si contoarele sunt alimentate de la surse neintreruptibile UPS. Pentru aceasta aplicatie, desigur exista implementat un software adecvat care include  administrarea comunicatiei de date pe aceasta retea, alaturi de celelalte functiuni realizate. O schema de monitorizare partiala a procesului dintr-o CHE este prezentata in anexa 2. Este o arhitectura centralizata, in expresia cea mai simpla, utilizand un PC care achizitioneaza informatiile de la principalele echipamente tehnologice din centrala, prin circuite informationale independente.

Postul de lucru informational (care este in acest caz si consola operator), realizeaza urmatoarele functiuni: achizitie de date; semnalizare alarme; optimizare date/comanda cama RAV; prelucrare si afisare date; transmitere date la treapta superioara de conducere operativa (DHA).

Pentru transmisia de date catre dispecer a fost prevazuta o interfata de comunicatie de tip RS 232 si un MODEM.

Pentru extinderea aplicatiei in viitor (preluare functiunilor de conducere a procesului), a fost prevazuta o interfata de proces tot de tipul RS 232, dar trebuie mentionat ca o asemenea abordare nu reprezinta solutia cea mai fericita, deoarece este necesar a se completa atat partea de monitorizare a schemei, cat si softul.  Pe ansamblu, putem spune ca este mai benefic sa se renunte la schema initiala  (refolosind ce se poate) si sa se implementeze o schema unitara de conducere informatizata a procesului (hard si soft).

4.3. Solutii adoptate la dispeceratul SH  Rm.  Valcea

In  CHE de pe sectorul de amenajare Oltul mijlociu, din cadrul SH Rm. Valcea, s-a realizat, pentru prima data, conducerea procesului prin calculator.  

In cele ce urmeaza vom prezenta echiparea de la dispeceratul SH Rm. Valcea  (anexa3).

Informatia din CHE, prin intermediul unui RTU si a unui MODEM este transmisa prin circuit telefonic la dispecerat.  Aici este receptionata de un MODEM si transmisa la  ROUTER + SERVER   (se utilizeaza un Router pentru conectarea a unui numar de 8 CHE). Fiecare router este racordat la reteaua de comunicatie LAN, la care mai sunt racordate 2 SERVERE pentru baza de date si respectiv rapoarte, 2 console operator echipate cu PC si PC-ul pentru comanda panoului sinoptic.  Legaturile cu treptele de dispecer DEN; DET; Regia Apelor Romane  (respectiv INMH) si legatura cu Hidroelectrica se realizeaza prin Routerul si Serverul numarul 1, desigur prin interfete RS 232, Modem si circuit telefonic.

Panoul sinoptic este realizat din 4 module puse unul langa altul, avand ecrane speciale cu microlentile, pentru asigurarea unui contrast si a unei luminozitati corespunzatoare in conditii de soare sau de iluminat artificial in incapere.  In spatele fiecarui ecran se gaseste un video-proiector, care transfera imaginea pe ecran prin intermediul unor oglinzi               (anexa 4).

4.4. Solutia de informatizare a CHE si pentru dispecerat, a firmei ALSTOM

In anexa 5 este prezentata camera de comanda a unui dispecerat modern.

In anexa 6 se prezinta schema de informatizare a unei CHE, in care datele din proces sunt achizitionate cu automate programabile, legate la o retea de comunicatie de date LAN in forma de inel  (solutie redundanta).  La acest LAN sunt conectate statiile de lucru pentru operatori, serverele pentru baza de date si rapoarte, cu perifericele lor, serverul prin care se face legatura cu dispeceratul si o retea de date pentru STAFF-ul CHE.

In anexa 7 se prezinta o fereastra reprezentand o CHE cu patru HA si barajul aferent.

In anexa 8 este prezentata o fereastra a HA cu toate circuitele de fluide aferente, precum si alte instalatii, iar in anexa 9 se prezinta fereastra cu  schema electrica de racordare a generatoarelor la transformatoarele de putere si respectiv la liniile de evacuare a energiei.

In anexa 10  este prezentata arhitectura firmei ALSTOM pentru echiparea unui dispecerat de hidroamenajare.  In schema se observa ca achizitia datelor de la CHE se face prin intermediul unor RTU  (Routere) legate la o retea LAN, de tip Ethernet, in dublu inel.  La aceasta retea sunt racordate: 2 PC -terminale de lucru pentru operatori; 2 PC pe post de servere de date; un PC pentru controlul panoului sinoptic de afisaj; un PC pentru rapoarte; un PC pe post de server pentru interconectarea cu reteaua informatica a sucursalei; un PC pentru interconectarea cu treptele superioare de dispecer si un PC-server pentru administratorul retelei  de date aferenta dispecerului.  

In anexa 11  este prezentata o alta varianta de arhitectura informatica pentru o CHE.  Schema comporta acelasi specific ca in schema din anexa 6, adica: automate programabile pentru conducerea distribuita a procesului si achizitia de date, legate la o retea de date de tip Ethernet, in inel simplu; 2 servere pentru proces, baza de date, rapoarte, relatia cu nivelele superioare de dispecer,etc. ; o consola operator, precum si o a doua retea de date Ethernet la care sunt racordate: serverul pentru interconectarea cu reteaua administrativa de date a centralei, un server pentru administratorul de sistem informatic, o a doua consola operator, o imprimanta si un server pentru sistemul de mentenanta la distanta.  Se mentioneaza ca in toate schemele: anexa 6, anexa 10 si anexa 11, mai apar ca elemente in plus; GPS (geographic pozition system) pentru asigurarea bazei de timp obiective la CHE si DHA, discurile magneto-optice ca suport pentru informatie si alte categorii de periferice si interfete de conectare.

Cateva cuvinte despre software.  Software-ul se compune din: software-ul de baza livrat de furnizorul de echipament si software-ul de aplicatie, structurat dupa cerintele procesului.

Software-ul de baza reprezinta ansamblul de programe pentru functionarea echipamentelor de calcul si a sistemului de gestiune si control al executiei aplicatiilor distribuite si de programe care asista utilizatorii in pregatirea si gestionarea aplicatiilor. Sistemul de operare constituie principala componenta software a retelei de calculatoare, prin intermediul careia se gestioneaza resursele intregului sistem (fisiere, periferice) sunt asigurate serviciile de protectie intre utilizatori, comunicatiile intre posturile de lucru, aplicatiile, accesul la resursele comune, etc.

Software-ul de aplicatie pentru conducerea procesului se compune din totalitatea aplicatiilor necesare conducerii sistemului si trebuie sa indeplineasca de regula, urmatoarele cerinte: timp de raspuns cat mai scurt; simultaneitatea utilizarii; eficienta  (adica capacitatea de a folosi optim resursele); partajarea si protectia informatiei; fiabilitate si disponibilitate (evitarea golurilor in functionare); generalitate, flexibilitate si extensibilitate putand fi introduse in sistem noi componente soft, fara reproiectare sau programe suplimentare; transparenta si vizibilitate (adica capacitatea de a permite utilizatorilor sa obtina informatii pentru utilizarea  eficienta  a sistemului; raportul performanta/cost sa fie favorabil. Se mentioneaza ca softwareul se poate imbunatati, in sensul extinderii aplicatiilor sau si completarii unor aplicatii.

5.   COMENTARII PRIVIND IMPLEMENTAREA SISTEMELOR DE CONDUCERE

      A HIDROCENTRALELOR

Pentru a moderniza un proces tehnologic, in cazul hidrocentralelor, este suficient sa se modernizeze o componenta importanta a sa, respectiv sistemul de automatizare. Aceasta deoarece in acest domeniu s-au inregistrat cele mai mari progrese, cele mai mari cresteri ale performantelor. Pe de alta parte echipamentele primare au evoluat mult mai putin si sunt, in general, in stare fizica corespunzatoare. Nu este suficient ca intr-o hidrocentrala sa se implementeze un sistem de conducere modern si performant. Trebuie ca si hidrocentrala si chiar intreaga amenajare sa fie pregatita in mod corespunzator. Numai in acest fel un sistem de conducere automata isi va dovedi eficienta. Sigur, chestiunea implica costuri semnificative, dar se poate rezolva treptat, in etape.

Important este sa existe o conceptie initiala, care sa acopere cat mai bine problemele care se doresc a fi rezolvate. Acest lucru nu este foarte usor, daca ar fi sa ne gandim doar la evolutia exploziva din domeniul tehnologiei informatiei. In hidroenergetica se pot identifica mai multe sisteme de conducere (sau mai multe componente ale unui acelasi sistem), in functie de locul de amplasare, de functiile realizate, etc. Astfel pot exista sisteme de conducere a hidrocentralei, a hidroamenajarii, a barajului, s.a.m.d.

In continuare se prezinta conditiile tehnice pe care trebuie sa le indeplineasca hidrocentrala si hidroamenajarea pentru a putea valorifica la maxim performantele unui sistem de conducere.

-        existenta unui sistem de transmisiuni de date eficient. La realizarea unui astfel de sistem trebuie avute in vedere: volumul de date care se vehiculeaza, 'furnizorii' si 'consumatorii' de informatii, locul lor de amplasare, canale de telecomunicatii existente, etc. Nu trebuie uitat ca un sistem de transmisiuni de date poate sa deserveasca si alte utilitati, cum ar fi, de exemplu, un sistem de alarmare a populatiei in caz de catastrofa. Canalele de transmisiuni de date care se pot avea in vedere sunt dintre cele mai diverse, cum ar fi: radio, radio in banda libera, TIF, sateliti de inalta si joasa altitudine, GSM, fir telefonic (eventual simultan cu convorbirea), fibra optica, internet;

-        echiparea hidrocentralei cu traductoare. Nu este de conceput ca informatiile de intrare in automatica electronica sa se preia de pe actualele sesizoare cu contact, total nefiabile si depasite din punct de vedere moral;

-        echiparea hidrocentralei cu elemente de executie sigure sau reabilitarea celor existente, dupa caz.

Mai jos revenim si aratam conditiile tehnice specifice pe care trebuie sa le indeplineasca un sistem de conducere dintr-o hidrocentrala:

-        sa realizeze, cel putin, functiile automaticii clasice, cu relee;

-        pe cat posibil sa realizeze functii noi, cum ar fi: inregistrarea numarului de ore de functionare a diferitelor echipamente, trecerea automata lucru - rezerva, crearea unei baze de date pentru analiza postavarie, etc.;

-        sa fie fiabil (si aici trebuie subliniata diferenta extraordinara intre sistemele de automatizare clasice si cele moderne);     

-        sa fie imun la perturbatiile elctromagnetice puternice, specifice hidrocentralelor;

-        sa fie inteles de personalul de exploatare si de intretinere;

-        sa fie deschis, pentru a putea realiza implementarea pe etape, functie de fondurile

-        disponibile;

-        sa nu implice costuri exagerate.

Avantajele amplasarii unui sistem de conducere intr-o hidrocentrala, sunt:

-        optimizarea functionarii hidrocentralei (minimizarea consumului specific, maximizarea randamentului, etc.);

-        cresterea semnificativa a disponibilitatii centralei prin reducerea defectiunilor in instalatiile de automatizare si datorate instalatiilor de automatizare;

-        reducerea cheltuielilor de exploatare prin reducerea necesarului de piese de schimb;

-        reducerea consumului propriu de energie;

-        avand evidenta automata a orelor de functionare, reparatiile se pot executa la momentul oportun;

-        cresterea productivitatii muncii, de exemplu prin eliminarea inspectiilor la inregistratoarele cu hartie;

-        reducerea sau chiar eliminarea personalului.

Mai prezentam unele consideratii in legatura cu amplasarea sistemelor de conducere in hidrocentrale:

-        automatica clasica poate fi pastrata in rezerva;

-        prezenta unui calculator central (prevazut cu monitor) este obligatorie numai daca se mentine personalul de exploatare;

-        din punct de vedere constructiv, este interesant de luat in considerare amplasarea sistemului de conducere in apropierea instalatiei conduse, intr-o cutie locala, impreuna cu elementele de executie (contactoare). La aceasta cutie sosesc cable de la traductor si pentru alimentarea cu energie a masinii de forta si pleaca cable catre masina (masinile) de forta si catre calculatorul central.

O discutie distincta comporta chestiunea: cat de mult se cuprinde in sistemul de conducere. Elementele care intra in discutie sunt:

-        asa-numitele gospodarii ale centralei si ale grupului (GUP-ul, instalatiile de epuisment, instalatiile de producere a aerului comprimat, etc.);

-        procesul automat de pornire - oprire a centralei;

-        regulatorul automat de viteza;

-        regulatorul automat de tensiune;

-        dispozitivul de sincronizare precisa la retea;

-        protectiile electrice;

-        controlul termic;

-        controlul vibratiilor;





-        osciloperturbograful.

Vom vedea, in capitolele urmatoare ca, functie de conceptia adoptata, in sistemul de conducere se pot cuprinde unele sau altele din instalatiile mentionate.

De mentionat ca protectiile electrice moderne, numerice, realizeaza, pe langa functia de baza, alte doua functii:

-        comunicatia cu calculatorul, in vederea transmiterii marimilor obtinute direct prin masurare (curenti, tensiuni) sau a marimilor obtinute prin prelucrare (amplitudinea diferitelor armoniei, etc.);

-        functia de osciloperturbograf, utila in analizele postavarie.

6. ECHIPAMENTE COMPONENTE ALE SISTEMELOR DE CONDUCERE

Echipamentele care pot sa alcatuiasca un sistem de conducere influenteaza in mod hotarator conceptia si configuratia unui sistem de conducere a hidrocentralelor.

Aceste echipamente sunt:

-        calculator central de tip PC; poate fi de tip obisnuit sau de tip industrial, functie de marimea si importanta centralei;

-        placi specializate (de intrare si de iesire) care se monteaza in calculatorul central;

-        traductoare specializate (de debit, de nivel, de presiune, de turatie, de temperatura, de vibratii, de deplasare, de parametrii electrici); semnalul de iesire este semnal electric (de obicei semnal unificat sau seriala RS 485 ori RS 232);

-        automate programabile (modulare sau compacte), inclusiv ”placi prelungitoare”.

Aceste placi permit detasarea modulelor de intrare-iesire din automat si amplasarea lor in imediata apropiere a instalatiei conduse.

Legatura modulelor cu automatul se face la viteza mare (10 Mbps):

-        optocuploare, servesc ca sesizoare de prezenta pentru tensiune;

-        sesizoare pentru diverse marimi fizice (de obicei nivele si deplasari);

-        module de intrari - iesiri. Aceste module, de mici dimensiuni, se amplaseaza in instalatii, in imediata apropiere a echipamentelor primare. Sunt de tip ”intrari” si de tip ”iesiri”. Se pot cupla la un calculator prin intermediul unei retele tip RS 485;

-        module inteligente. Aceste module se amplaseaza in instalatii, in imediata apropiere a echipamentelor primare. Sunt prevazute cu afisaj local, cu intrari si cu iesiri. Ele pot realiza comenzi automate de tip ”in doua puncte”. Se pot cupla la un calculator prin intermediul unei retele tip RS 485;  

-        alte echipamente precum: relee, chei si butoane de comanda, etc.

7. SOLUTII PRACTICE DE REALIZARE A SISTEMELOR DE CONDUCERE A HIDROCENTRALELOR

Un sistem de conducere a unei hidrocentrale va fi proiectat si realizat functie de marimea si importanta hidrocentralei. Din acest punct de vedere, sistemele de conducere pot fi:

-        cu rezervare totala; practic se realizeaza doua sisteme care functioneaza In paralel. Solutia se aplica la hidrocentrale mari, importante si implica cheltuieli semnificative;

-        cu sistem de protectie. Se realizeaza doua sisteme de conducere. Unul de baza, care conduce efectiv centrala si altul care monitorizeaza parametrii importanti. Daca unul din acesti parametri iese din limitele normale si ajunge la valori periculoase, al doilea sistem va genera comenzi care vor asigura oprirea, in siguranta, a centralei. Fata de prima varianta, in acest caz cheltuielile sunt mai mici;

-        simplu, aplicabila la hidrocentralele mici si medii.

Din punct de vedere al conceptiei de amplasare in teren, sistemele de conducere se pot realiza in conceptie centralizata (concentrata) sau descentralizata (distribuita).

Conceptia centralizata presupune existenta unui singur centru de decizie, reprezentat de un utilaj de calcul (calculator sau automat programabil). Toate informatiile (intrarile) sunt aduse la acest utilaj, de unde pleaca comenzile (iesirile). EI este amplasat in ”centrul de greutate” al hidrocentralei, pentru a minimiza lungimea legaturilor.

Conceptia descentralizata presupune amplasarea in mod distribuit in centrala a unor echipamente cu functionare autonoma. Acestea conduc unul sau mai multe procese tehnologice, de la fata locului. In acest caz, prezenta unui calculator central nu este obligatorie.

Mai jos, se face o trecere in revista a diferitelor solutii de realizare practica a sistemelor de conducere a hidrocentralelor, fara ca subiectul sa fie epuizat.

 

7.1. Solutia de realizare ”centralizat propriu-zis” este prezentata in figura 24.

In calculatorul central se introduc placi specializate de intrare (pentru sesizoare si traductoare) si de iesire (pentru elementele de executie).

Avantaje:

§       viteza mare de procesare, de elaborare a deciziilor;

§       este poate singura solutie integrala. In calculator se pot ingloba toate automatizarile hidrocentralei, respectiv: gospodariile centralei (grupului), procesul automat, RAT-ul, RAV-ul, sincronizatorul, controlul termic si al vibratiilor, osciloperturbograful si chiar si protectiile electrice.

Dezavantaje:

§       lungime mare a cablurilor;

§       software greoi, dificil de pus la punct;

§       dezvoltarile ulterioare sunt mai dificil de executat;

§       caderea calculatorului duce la scoaterea centralei din functiune.

Solutia este interesanta ca o solutie-tip, mai ales in cazul centralelor noi, de importanta relativ redusa.

Figura 24

7.2. Solutia de realizare 'centralizat cu hardware distribuit', este prezentata in        figura 25

Fata de solutia precedenta, placile sunt inlocuite cu module de intrari-iesiri (cu aceleasi functii ca si placile), amplasate local, langa instalatie. Se reduce lungimea cablurilor. Apare in plus o interfata de comunicatie. Viteza de decizie scade cu timpul necesar accesarii modulelor. Unele module pot avea si afisare locala a parametrului controlat.

De mentionat ca traductoarele inteligente, care sunt prevazute cu interfata seriala, se pot lega direct la calculator, prin intermediul retelei RS 485.

Figura 25

7.3. Solutia de realizare cu automate programabile este prezentata in figura 26

 Solutia este de tip descentralizat si este, poate, cea mai cunoscuta solutie. Automatele programabile conduc, in mod autonom, unul sau mai multe procese tehnologice. La automate se cupleaza traductoare specializate si sesizoare. Ele prelucreaza informatiile primite si, pe baza algoritmilor implementati, genereaza comenzi catre elementele de executie. Calculatorul central poate sa lipseasca. EI are rol de monitorizare si, deasemenea, permite transmiterea de comenzi catre instalatiile tehnologice, prin intermediul automatelor programabile.

Figura 26

7.4. O solutie ”Iow cost (cost redus)” este prezentata in figura 27

Ea se bazeaza pe utilizarea modulelor inteligente. Modulele inteligente sunt capabile sa conduca, in mod autonom, un singur proces tehnologic simplu si sa afiseze simultan valoarea parametrului reglat. Ele se pot folosi, de exemplu, in urmatoarele instalatii:

-        instalatia de producere a aerului comprimat de joasa si inalta presiune;

-        instalatia grupului de ulei sub presiune;

-        instalatia de evacuare apa infiltrata etc.

Figura 27

8. STUDIU DE CAZ  -  CHE CLOPOTIVA

Centrala Hidroelectrica Clopotiva este o centrala fara acumulare, amplasata pe canalul de aductiune in care debuseaza galeria de fuga a Uzinei Hidroelectrice Raul Mare Retezat       (2 x 176 MW).

La capatul aval al canalului se afla o camera de incarcare, de la care apa este condusa prin doua conducte fortate din beton armat, spre camerele spirale ale turbinelor.

In camera de incarcare sunt montate doua vane plane, in put umed, de tip VP 3,5x4,0/9, care care servesc drept organe de inchidere ale turbinelor.

In amontele de vanele plane se gasesc nise si ghidaje necesare pentru plasarea batardourilor.

La intrarea apei in camera de incarcare se afla un gratar des 1 ° x 7 - 80/6.

Centrala este prevazuta cu doua generatoare antrenate cu turbine Kaplan                                tip KVB 7,3­22,9. Hidroagregatele sunt montate vertical iar camera spirala este din beton.

Fiecare con aspirator este prevazut cu doua batardouri, cu ajutorul carora se poate izola turbina, in cazul in care se executa lucrari. Pentru ridicarea pieselor grele, centrala este prevazuta cu un pod rulant de 50/12,5 tf­7,5 m.

Schema electrica in care functioneaza generatoarele este de tipul cu bara simpla nesectionata. Fiecare generator debiteaza, prin intermediul Intreruptoarelor de bome, pe bara de 6,3 KV. De aici puterea este evacuata, prin intermediul unui transformator ridicator, in reteaua de 110 kV a Sistemului Energetic National. Transformatorul este prevazut cu intreruptor numai pe partea de tensiune superioara. Alimentarea serviciilor proprii se face la tensiunea de O,4 kV, prin doua cai. Calea de baza este un transformator coboritor 6,3/0,4 kV conectat pe bara centralei. Calea de rezerva este constituita de un transformator coboritor de 20/0,4 kV alimentat dintr-o linie electrica aeriana, locala, de medie tensiune.

Cele doua hidrogeneratoare care echipeaza Centrala Hidroelectrica Clopotiva sunt verticale, sincrone de tip HVS 356/74,8-26.

Hidrogeneratorul este de tip suspendat si se cupleaza direct si rigid cu turbina hidraulica de antrenare, de tip Kaplan.

Rotorul generatorului este sustinut si ghidat de un lagar axial - radial, amplasat in steaua superioara si de un lagar radial, montat in steaua inferioara. Lagarele sunt cufundate in cuve cu ulei. Racirea uleiului din lagare se realizeaza cu ajutorul racitoarelor cu tevi, montate in interiorul cuvelor de ulei.

Racirea hidrogeneratorului se efectueaza cu aer in circuit inchis.

Atat la racitoarele uleiului din lagare cat si la racitoarele aerului din generator, se foloseste, ca agent de racire apa, in circuit deschis.

Excitatia generatorului este de tip rotativ cu dioge redresoare. Ea este montata deasupra generatorului, pe arborele comun.

Caracteristicile tehnice principale ale hidrogeneratorului HVS 356/74,8-26 sunt:

-        Puterea nominala                         SN = 7.760 KV A

-        Factorul de putere nominal                      cos <!>N = 0,9

-        Tensiunea nominala                                 UN = 6300 V

-        Curentul nominal                         IN = 711 A

-        Frecventa nominala                                  fN = 50 Hz

-        Turatia nominala                         nN = 230,8 rotlmin

-        Turatia de ambalare                                  na = 640 rotlmin  

-        Curentul de excitatie nominal                  lexN = 300 A

-        Tensiunea de excitatie nominala UexN = 220 V

Turbinele montate la CHE Clopotiva sunt de tip KVB 7,3 - 22,9, Kaplan verticale cu camera spirala de beton. Principalele caracteristici tehnice sunt:

- cadere maxima                                             Hmax = 23,5 m H2O .

- cadere neta de calcul                                    Hca,c = 22,9 m H2O

- cadere neta maxima                                     Hmin = 21 m H2O

- puterea la Hmax                                             Pmax = 7.490 kW

- puterea la Hc                                                 Pc = 7.300 kW

- putere la Hmin                                                Pmin = 6.700 kW  

- debitul maxim                                              Qmax = 35,8 m /sec

- inaltimea maxima de aspiratie                    Hsmax = 2 m H2O

- diametrul rotorului                                       D = 2.400 mm

La CHE Clopotiva se realizeaza un sistem modern de automatizare.  Echipamentele, in jurul carora se va realiza sistemul de automatizare, vor fi automate programabile. La ele vor fi conectate traductoare si elemente de executie specifice. Pentru supraveghere si interventie va fi prevazut, in centrala, un calculator central. De asemenea se va realiza legatura cu calculatorul de tip PC, aflat la dispecer, pentru controlul de la distanta. Conceptia de conducere adoptata este de tip distribuit, bazata pe utilizarea automatelor programabile si, ca o particularitate, a analizoarelor de retea (contoarelor electrice) electronice. Aceasta configuratie este reprezentata in figura 28.

Figura 28 -  Sistem de automatizare - informatizare la CHE Clopotiva

Aceasta configuratie este optima din punct de vedere tehnic si economic, tinand cont de marimea si de importanta centralei.

8.1. Contoarele electrice electronice

S-a prevazut montarea unui numar de 5 contoare electronice. Aceste echipamente, numite si analizoare de retea ofera date referitoare la toti parametrii electrici din punctul In

care sunt conectati.

Conectarea la reteaua electrica se face la fel ca un contor clasic, cu inductie. Astfel, se utilizeaza reductoare de curent, pentru a permite masurarea curentilor mari din circuitul primar.

Curentul de iesire al reductoarelor de curent este o valoare normalizata, respectiv 5A.             De asemenea sunt necesare si reductoare de tensiune, cu tensiunea secundara de 3x100V. Tensiunile primare sunt de 110 kV, 20 kV, 6,3 kV. De altfel aceste reductoare, de curent si de tensiune, exista montate in instalatiile CHE Clopotiva.

Tehnica ultimilor ani ne pune la dispozitie un echipament deosebit de performant care realizeaza functiile cerute de aceasta aplicatie la un pret de cost redus. Acest echipament este analizorul de retea electrica cunoscuta si sub alte denumiri, cum ar fi: contor electronic, contor electronic inteligent, analizor de retea sau analizor de marimi electrice.

Astfel de analizoare sunt fabricate pe scara relativ larga de firme din Germania, Romania, Spania, Italia, Suedia, etc.

Cu toate ca exista deosebiri intre diversele modele parametrii de baza sunt aceeasi. Respectiv este vorba despre un aparat de masura care se conecteaza la o retea electrica (direct sau prin intermediul reductoarelor de curent si tensiune), masoara si calculeaza circa 30 parametrii electrici si ii transmite la un calculator.

Marimile electrice oferite de un astfel de analizor, plecand de la marimile primare, curent si tensiune, sunt:

-        tensiunile intre cele trei faze;

-        media acestor tensiuni;

-        tensiunile intre fiecare dintre cele trei faze si nul;

-        media acestor tensiuni;

-        curentii pe cele trei faze;

-        media curentilor pe cele trei faze;

-        factorul de putere separat pe cele trei faze;

-        factorul de putere global;

-        puterea activa pe fiecare faza;

-        puterea reactiva pe fiecare faza;

-        puterea activa totala;

-        puterea reactiva totala;

-        puterea aparenta totala;

-        frecventa pe o faza;

-        energia activa totala consumata;

-        energia reactiva totala consumata.

Aceasta este o varianta minima. Variantele mai sofisticate (si deci mai scumpe) de analizoare, ofera in plus:

-        energia si puterea in patru cadrane;

-        masurarea factorului de distorsiune armnica;

-        valorile armonicilor pana la ordinul 25 sau chiar 50.

Functie de varianta analizoarele pot fi:

-        pentru curent alternativ trifazat, monofazat sau pentru curent continuu;

-        cu sau fara afisaj local;

-        cu sau fara transmitere la distanta (calculator);

-        cu sau fara posibilitatea actionarii a unu sau doua relee interne la depasirea limitelor prestabilite;

-        cu sau fara iesire in semnal analogic pentru orice marime selectata;

-        cu sau fara masurarea locala (interna a temperaturii);

-        cu memorarea electronica sau mecanica a energiei masurate;

-        cu montare pe panou sau pe sina.

Principiul de functionare al contorului electronic se bazeaza pe prelucrarea numerica a datelor. Se face o esantionare si o cuantizare a marimilor curent si tensiune.                       Dupa esantionare si cuantizare toate calculele se fac numeric. De exemplu, putem presupune ca, la frecventa mentionata de 5kHz, se poate calcula, cu buna aproximatie, arie corespunzatoare integralei pe o perioada. Dupa cum se stie integrala mentionata intervine in calculul valorilor efective. Functiile trigonometrice se pot calcula prin dezvoltare in serie sau, mai simplu, se pot lua din tabele.

Din punct de vedere constructiv, analizoarele de retea se prezinta sub doua forme principale:      .

-        similar cu un aparat analogic de panou, in varianta cu montare pe panou;

-        ca doua paralelipipede suprapuse, in varianta cu montare pe sina.

Daca aparatul are afisaj local, acesta poate fi cu ledLlri sau cu cristale Iichide.                      De asemenea exista 3-4 butoane (taste) care permit configurarea locala si afisarea.

Daca afisajul lipseste atunci exista unul sau doua numaratoare electronice cu discuri care permit masurarea si citirea energiei inregistrate.

Mai sunt prevazute doua leduri care indica functionarea corecta a contorului si respectiv corecta functionare a retelei de transmitere a datelor la calculator.

Principalii parametri generali sunt:

Tensiune de alimentare (auxiliara):               20 64 V C.C.,

60 130 V c.c. sau 110. 230,

480 V c.a. +10% - 15%

            Consum propriu, tehnologic:                                     3 .. , 6 VA

            Frecventa:                                                                   50 60 Hz

            Tensiune de masura:                                     300/520 V sau 500/865 V

Curent de masura nominal:                            5 A

Curent de masura, suprasarcina permanenta:            6 A

Consum de putere pe circuitul de masura al curentului: 0,6 VA

Factor de putere masurat: - 0,5 ÷ 1 ÷ + 0,5 (inductiv sau capacitiv)

Precizia de masura:

- pentru tensiune 0,5% din citire ± 2 digiti;

- pentru curent 0,5% din citire ± 2 digiti;

- pentru putere 1 % din citire ± 2 digiti.

Temperatura de lucru: + 5°C + 45°C

Gradul de protectie: IP41

Dimensiuni aproximative: 144 x 144 x 70 mm

Masa: in jurul valorii de 0,75 kg.

Schema electrica a CHE CIopotiva este de tipul cu bara simpla nesectionata. Fiecare  generator debiteaza, prin intermediul intreruptoarelor de bome, pe bara de 6 kV.

De aici puterea este evacuata, prin intermediul unui transformator ridicator, in reteaua de 110 kV a Sistemului Energetic National. Alimentarea serviciilor proprii se face la tensiunea de 0,4 kV pe doua cai. Calea de baza este un transformator coboritor 6/0,4 kV conectat pe bara centralei. Calea de rezerva o constituie un transformator coboritor de 2010,4 kV alimentat dintr-o linie electrica aeriana, locala, de medie tensiune.

S-a prevazut montarea unui numar de cinci contoare electronice, localizate astfel:

-        transformatorul de evacuare a energiei produse (de 16 MVA), pe partea de                110 kV. Astfel se pot urmarii parametrii liniei electrice aeriene de 110 kV, Baru Mare (cei mai importanti parametri sunt existenta si valoarea tensiunilor de linie si de faza, precum si valoarea frecventei sistemului);

-        transformatorul de alimentare a serviciilor proprii de rezerva, pe partea de 20 kV. Astfel se pot urmari parametrii liniei electrice aeriene locale de 20 kV (cei mai importanti parametri sunt existenta si valoarea tensiunilor de linie si de faza);

-        transformatorul de alimentare a serviciilor propri de baza, pe partea de 6,3kV. Astfel se pot urmari parametrii electrici ai barei pe care debiteaza cele doua generatoare;

-        bornele celor doua generatoare. Se vor cunoaste toate datele privind puterea (activa si reactiva), energia produsa (activa si reactiva), tensiunile si curentii (de linie si de faza), frecventa, factorul de putere etc.         

In figura 29 se arata, simbolic, locurile de amplasare a contoarelor electronice, pe schema electrica monofilara a CHE Clopotiva.

Figura 29 - Localizarea contoarelor electronice in schema electrica monofilara

In mod evident contoarele vor fi prevazute cu interfata cu reteaua pentru cuplare la calculator.

Legatura de date intre contoare si calculator formeaza o retea locala care are rolul de a prelua, sub forma numerica, marimile masurate si calculate de catre contoarele numerice si de a le aduce in calculatorul central.

Din punct de vedere hardware reteaua locala este formata dintr-un cablu de 2 + 1 conductoare, torsadate si ecranate. Comunicatia este asigurata conform standardului RS 485. Acest standard asigura o buna protectie la perturbatii electromagnetice. Langa calculator se va amplasa un mic dispozitiv care are rolul de a converti semnalul din standardul RS 485 in standardul RS 232, care este compatibil cu intrarea seriala a calculatorului central, de tip PC.

Din punct de vedere software reteaua functioneaza in ”pooling”, respectiv calculatorul este pe post de ”master” al retelei iar contorii pe post de ”slave”, Calculatorul interogheaza pe rand fiecare contor iar acesta raspunde cu un sir de date continand variabile masurate. Daca unul din contoare este indisponibil nu va mai fi avut in vedere de calculator, iar pe monitor se va realiza o indicare corespunzatoare.

8.2. Automatele programabile

Automatele programabile conduc in mod autonom procesul sau procesele tehnologice, iar calculatorul are rolul de a oferi informatii personalului si de a asigura legatura cu dispecerul. Automatele programabile sunt caracterizate de un numar de intrari, un numar de iesiri precum si de performantele software ale unitatii centrale.

Intrarile automatelor programabile, pentru cazul aplicatiei noastre, sunt:

-        analogice, care sunt curenti de la diferite traductoare;

-        numerice, care sunt curenti de tipul 'totul sau nimic', destinate urmaririi pozitiilor unor elemente mobile;

-        de numarare, in cazul nostru pentru masurarea turatiei grupurilor. Iesirile automatelor programabile, pentru cazul aplicatiei noastre, sunt: - numerice, contacte electromecanice (relee).

In cadrul precedentei faze a lucrarii s-au prezentat procesele tehnologice care formeaza procesul tehnologic complex de producere a energiei electrice la CHE Clopotiva.                    S-a indicat modul cum in care se doreste realizarea automaticii electronice, bazata pe utilizarea tehnicii de calcul; in acest sens, s-au precizat functiile automatului programabil, pentru fiecare proces tehnologic in parte. Procesele tehnologice care au loc in hidrocentrala Clopotiva sunt specifice hidroagregatului si respectiv intregii centrale.

Procesele tehnologice specifice hidroagregatului sunt:

- procesul tehnologic al vanei plane;

- procesul tehnologic de ridicare - frinare ansamblu rotoric;

- procesul tehnologic de racire a hidroagregatului;

- procesul tehnologic al grupului de ulei sub presiune;

- procesul tehnologic de evacuare apa capac turbina;

- procesul tehnologic de control termic.

Facem precizarea ca primele trei procese tehnologice fac parte din procesul automat (de pornire-oprire), iar ultimele trei procese tehnologice sunt in functiune permanent, indiferent de starea ”pornit” sau ”oprit” a grupului respectiv.

Procesele tehnologice comune, specifice centralei sunt:

§       procesul tehnologic de producere a aerului comprimat de joasa presiune;

§       procesul tehnologic de producere a aerului comprimat de inalta presiune;

§       procesul tehnologic de evacuare a apei infiltrata in centrala;

§       procesul tehnologic al alimentarilor principale cu curent alternativ 0,4 kV;

§       procesul tehnologic al alimentarilor principale cu curent continuu 220 V.

Toate aceste procese tehnologice sunt in functiune permanent.

Procesele tehnologice care se deruleaza in cadrul CHE Clopotiva, inclusiv sistemele de automatizare clasica si electronica (propuse), au fost prezentate in prima etapa a proiectului.

Cele sase automate programabile vor conduce procesele tehnologice, grupate astfel:

§       automatul nr. 1, procesul automat de pornire - oprire al hidroagregatului 1, inclusiv:

-        procesul tehnologic al vanei plane;

-        procesul tehnologic de ridicare - franare;

-        procesul tehnologic al grupului de ulei sub presiune al hidroagregatului 1

-        procesul tehnologic al instalatiei de evacuare apa capac turbina 1;

§       automatul nr. 2, controlul termic al hidroagregatului 1;

§       automatul nr. 3, procesul automat de pornire - oprire al hidroagregatului 2, inclusiv:

-        procesul tehnologic al vanei plane;

-        procesul tehnologic de ridicare - franare;

-        procesul tehnologic al grupului de ulei sub presiune al hidroagregatului 2;

-        procesul tehnologic al instalatiei de evacuare apa capac turbina 2;

§       automatul nr. 4, controlul termic al hidroagregatului 2;

§       automatul nr. 5, urmatoarele procese tehnologice:

-        procesul tehnologic al instalatiei de producere a aerului comprimat de joasa presiune, pe centrala;

-        procesul tehnologic al instalatiei de evacuare apa infiltrata in centrala;

-        procesul tehnologic aferent instalatiei de apa de racire;

-        elemente din procesul tehnologic al transformatorului de 16 MV A.

§       automatul nr. 6, procesul tehnologic al alimentarilor principale de c.a. si c.C.

Sintetizand, configuratia automatelor programabile este urmatoarea:

Automat

Intrari

Intrari de

Intrari de

Intrari

Iesiri

programabil

analogice

impulsuri

termorezis-

numerice

numerice,

Nr.

4 20 mA

(turatie)

tente

24 V

releu

1.

12

1

-

35

22

2.

-

-




18

-

2

3.

12

1

-

35

22

4.

-

-

18

-

2

5.

18

-

-

20

21

6.

-

-

-

150

-

Total

42

2

36

240

69

8.2.1. Configuratia automatului programabil nr. 1 si 3

Acest echipament este un echipament dedicat grupului. Deci in cazul CHE Clopotiva vor fi doua astfel de echipamente, corespunzator celor doua grupuri.

Configuratia sa este prezentata mai jos.

Intrarile analogice sunt in numar de 12, si anume:

-        presiune ulei in capul de distributie - tur;

-        presiune ulei in capul de distributie - retur;

-        nivel de ulei in rezervorul tampon al GUP - ului;

-        presiunea in rezervorul de ulei al GUP - ului;

-        nivel ulei in lagarul superior;

-        nivel ulei in lagarul inferior;

-        nivelul in camera de incarcare;

-        nivel apa in capacul turbinei;

-        deplasare AD;

-        deplasare LD;

-        deschidere pale rotor;

-        debit turbinat.

Intrarile numerice sunt in numar de 40 si anume:

-        intrare de numarare rapida (folosita pt. masura turatiei);

-        cinci intrari corespunzator celor cinci pozitii semnificative ale vanei plane;

-        nivel scazut de ulei si/sau - presiune maxima in instalatia de ulei care deserveste vana plana;

-        prezenta tensiune pe bornele electropompei de ulei ridicare vana plana;

-        cricuri ridicate;

-        6 cricuri coborate;

-        prezenta tensiune pe bornele electropompei de ulei de ridicare rotor;

-        optocuplor - exista tensiune operativa continua 220 V c.c.;

-        dispozitivul de incarcare pe 'minim';

-        pozitia intrerupatorului de grup;

-        Iimitatorul de deschidere este pe minim;

-        limitatorul de deschidere este pe maxim;

-        AD deblocat;

-        este deschis accesul uleiului de reglaj spre organele de comanda ale aparatului director;

-        prezenta tensiune pe bornele celor doua electropompe ale GUP - ului;

-        puterea debitata este sub valoarea de decuplare a intreruptorului de borne;

-        oprire din protectii;

-        comanda de pornire;

-        comanda de oprire;

-        comanda de oprire de avarie;

-        prezenta aer de etansare In capul de distributie;

-        3 x prezenta apa de incendiu sub presiune;

-        prezenta tensiune pe bornele celor doua electropompe de evacuare apa capac turbina;

-        3 x rezerve.

Iesiri numerice sunt un numar de 28 de iesiri numerice, astfel:

-        electropompa de ulei aferenta vanei plane;

-        defect in instalatia vanei plane;

-        electrovana golire ulei vana plana;

-        electropompa de ulei de ridicare rotor 25 m 01;

-        electroventil golire ulei din cricuri;

-        defect in instalatia de ridicare - franare;

-        electroventil admisie aer comprimat in cilindrii de franare;

-        2 x comanda electropompe ulei GUP;

-        defect in instalatia de GUP;

-        comanda electroventil admisie aer comprimat in rezervorul tampon;

-        2 x comanda pompe evacuare apa capac turbina;

-        defect in instalatia de evacuare apa capac turbina; .

-        comanda deschidere intreruptor de grup;

-        deschidere electrodistributor 31 s01 ;

-        comanda cuplare SAREX;

-        comanda cuplare SINCROSET;

-        comanda cuplare RA V;

-        comanda deschidere LD;

-        comanda Inchidere LD;

-        descarcare RA V de putere;

-        4 rezerve.

Deci, configuratia automatului 1 si 3 este:

-        intrari analogice: 12;

-        intrari numerice: 39;

-        intrari de impulsuri (turatie): 1;

-        iesiri numerice: 28.

8.2.2. Configuratia automatului programabil nr. 2 si 4

Acest echipament este un echipament dedicat grupului. Deci in cazul CHE Clopotiva vor fi doua astfel de echipamente, corespunzator celor doua grupuri:

Intrarile analogice:

- 18 de intrari de la termorezistente tip Pt 100.

Iesiri numerice:

- semnalizare preventiv;

- semnalizare de avarie;

Acest automat se va monta in imediata apropiere a statorului generatorului, unde se colecteaza legaturile de la toate termorezistentele.

8.2.3. Configuratia automatului programabil nr. 5

Acest echipament este un echipament dedicat conducerii instalatiilor generale pe centrala.

Intrarile analogice:

-        2 x debitul de apa de racire care circula prin racitoarele generatorului;

-        2 x debitul de apa de racire care circula prin lagarul turbinei;

-        2 x debitul de apa de racire care circula prin racitoarele lagarului axial;

-        2 x debitul de apa de racire care circula prin racitoarele lagarului radial;

-        presiunea in distribuitorul (magistrala) de intrare a apei de racire;

-        presiunea in distribuitorul (magistrala) de de iesire din filtre a apei de racire;

-        2 x presiunea in distribuitorul (magistrala) apei de racire a grupului;

-        nivel canal amonte;

-        nivel canal aval;

-        nivel epuismente pe centrala;

-        presiune aer comprimat;

-        pozitie comutator de ploturi la trafo 16 MVA;

-        temperatura ulei trafo 16 MVA.

Intrari numerice:

-        prezenta tensiune pe bornele celor doua compresoare;

-        prezenta tensiune pe bornele celor doua pompe epuisment centrala;

-        4 x vane Regmo pe pozitia ”deschis”;

-        4 x vane Regmo pe pozitia ”inchis”;

-        prezenta tensiune pe bornele celor patru ventilatoare trafo 16 MVA;

-        semnalizare preventiva releu de gaze trafo 16 MVA;

-        semnalizare de avarie releu de gaze trafo 16 MVA;

-        semnalizare preventiva - nivel ulei scazut in conservatorul trafo 16 MVA

-        semnalizare de avarie - nivel ulei scazut in conservatorul trafo 16 MVA

-        4 rezerve.

Iesirile numerice de tip 'contact de releu' (comenzi):

-        4 x comanda servomotoare deschidere electrovane REGMO;

-        4 x comanda servomotoare Inchidere electrovana REGMO;

-        4 x comanda ventilatoare trafo 16 MVA;

-        defect in instalatia de apa de racire;

-        defect in instalatia de compresoare;

-        defect in instalatia de racire trafo 16 MVA;

-        defect in instalatia de epuismente;

-        comanda pornire compresor 1 ;

-        comanda pornire compresor 2;

-        comanda pornire pompa de epuismente 1;

-        comanda pornire pompa de epuismente 2.

Deci, configuratia automatului 5 este:

-        intrari analogice: 18;

-        intrari numerice: 24;

-        iesiri numerice: 24.

Tot in sarcina acestui automat programabil, cade si monitorizarea parametrilor transformatorului de forta 16 MVA. Acesti parametrii se vor trimite la calculatorul central si se vor afisa pe monitor. Ei sunt:

-        pozitie comutator de ploturi la trafo 16 MVA;

-        temperatura ulei trafo 16 MVA.

-        supravegherea prezentei celor trei faze pe bornele celor patru ventilatoare;

-        semnalizare preventiva releu de gaze trafo 16 MVA;

-        semnalizare de avarie releu de gaze trafo 16 MVA;

-        semnalizare preventiva, la scaderea nivelului uleiului in conservator;

-        semnalizare de avarie, la scaderea de avarie a nivelului de ulei in conservator.

De asemenea, automatul nr. 5 va da comenzi catre ventilatoarele transformatorului de forta, functie de temperatura.

8.2.4. Configuratia automatului programabil nr. 6

Acest echipament este un echipament dedicat monitorizarii instalatiilor de alimentare cu curent continuu si alternativ (alimentari principale).

Intrari numerice:

-        150;

-        22 rezerve.

9. SPECIFICATIA TRADUCTOARELOR

O automatica moderna nu este de conceput fara traductoarele specifice necesare.

Pentru aplicatia noastra sunt necesare traductoarele prezentate mai jos.

Fiecarui traductor ii corespunde o intrare analogica in automatele programabile; fac exceptie contoarele electrice inteligente, care sunt cuplate, serial, direct la calculator.

·       Instalatia de aer comprimat de joasa presiune:

-        1 buc. traductor de presiune relativa 0 10 bari.

·       Instalatia de epuismente (pe centrala):

-        1 buc. traductor de nivel 0 4 m.

·       Instalatia grupului de ulei sub presiune:

-        2 buc. traductoare de presiune 0 … 60 bari (cate unul pe grup);

-        2 buc. traductoare de presiune diferentiala, pentru nivelul in rezervorul - tampon 0 800 mm H20 (cate unul pe grup);

·       Instalatia vanei plane:

-        2 buc. traductor de presiune pentru masurarea nivelului in camera de incarcare: 0 4 bari (cate unul pe hidroagregat);

·       Instalatia de apa de racire:

-        4 buc. traductoare de presiune relativa 0 2,5 bari, montate respectiv:

- distribuitorul dinaintea filtrelor de apa de racire;

- colectorul de dupa filtrele de apa de racire (consulatori permanenti);

- consumatorii (nepermanenti) aferenti hidroagregatului nr. 1;

- consumatorii (nepermanenti) aferenti hidroagregatului nr. 2;

-        8 buc. traductoare de debit de apa consumata, cate unul pe grup, astfel:

- <D = 3,5' si Q = 60 mc. / sec. (racitori generator);

- <D = 2,5' si Q = 30 mc. / sec. (lagar axial - radial);

- <D = 2' si Q = 15 mc. / sec. (lagar radial);

- <D = 1' si Q = 7,5 mc. / sec. (lagar turbina)

·       Instalatia de evacuare apa capac turbina (pentru cele doua grupuri):

-        2 buc. traductor de nivel apa, 0 1 m;

·       Instalatia de masura nivel canal amonte si aval:

-        2 buc. traductor de nivel apa, 0 2,5 m;

·       Instalatia de masura deplasare AD (pentru cele doua grupuri):

-        2 buc. traductor de deplasare liniara, 0 300 mm;

·       Instalatia de masura deplasare paie rotor (pentru cele doua grupuri):

-        2 buc. traductor de deplasare liniara, 0 100 mm;

·       Instalatia de masura deplasare LD (pentru cele doua grupuri):

-        2 buc. traductor de deplasare liniara, 0 100 mm.

·       Instalatia de masura presiune ulei in capul de distributie - tur (pentru cele doua grupuri):

-        2 buc. traductor de presiune 0 60 bari (cate unul pe grup);

·       Instalatia de masura presiune ulei in capul de distributie - retur (pentru cele doua

grupuri):

-        2 buc. traductor de presiune 0 60 bari (cate unul pe grup);

·       Instalatia de masura nivel ulei In lagarul superior (pentru cele doua grupuri):

-        2 buc. traductor de nivel 0 70 mm H20 (cate unul pe grup);

·       Instalatia de masura nivel ulei In lagarul inferior (pentru cele doua grupuri):

-        2 buc. traductor de nivel 0 70 mm H20 (cate unul pe grup);

·       Instalatia de determinare a pozitiei comutatorului de ploturi la transformatorul de  16 MVA:

-        1 buc. traductor de pozitie 0 6 V;

·       Instalatia de masura a temperaturii uleiului in transformatorul de 16 MVA:

-        1 buc. termorezistenta Pt 100;

·       Instalatia de masura a temperaturii hidroagregatului:

-        36 buc. termorezistente Pt 100 (cate 18 pe grup);

·       Instalatia de masura debit turbinat:   .

-        2 buc. (cate una pe grup);

·       Instalatia de monitorizare a circulatiei de putere electrica:

-        5 buc. contori electronici inteligenti: 3 x 100 V si 3 x 5 A.

10. INTERFATA OM-MASINA IMPLEMENTATA PE CALCULATORUL CENTRAL

Configuratia calculatorului central este urmatoarea:

-        carcasa cu sursa;

-        mouse PS 2;

-        tastatura;

-        monitor color 17';

-        CPU Pentium 111- 1 GHz.;

-        memorie RAM - 64 MB;

-        memorie video - 32 MB;

-        placa video - AGP;

-        placa PCI cu 4 porturi seriale;

-        sound blaster;

-        boxe - 2 buc.;

-        CD Rom drive;

-        hard disk - 20 GB;

-        floppy disk drive - 3,5'.

Calculatorul central al sistemului de conducere este amplasat in camera operator. EI este cuplat la reteaua de automate programabile si preia toate informatiile existente in acestea. Informatiile preluate sunt prelucrate si oferite operatorului intr-o forma convenabila, usor de inteles. Ecranul monitorului este impartit in urmatoarele zone distincte:

-        numele centralei si ceasul de timp real, in partea superioara;

-        fereastra plansei sinoptice curente, in zona centrala, ocupand cel mai mare spatiu;

-        zona de meniu, sub fereastra precedenta;

-        fereastra evenimentelor curente, in partea din stinga jos;

-        fereastra reprezentarii grafice a evolutiei in timp real a maxim 5 marimi analogice in partea din dreapta jos;

-        zona de avertizare globala, in partea laterala dreapta.

Zona planselor sinoptice curente ocupa cea mai mare portiune din ecran si este utilizata pentru vizualizarea schemei monofilare a centralei sau uneia din schemele aferente unui agregat.

Zona de meniu este situata sub fereastra schemei grafice si implementeaza, sub forma unor butoane, urmatoarele optiuni pentru gestionarea aplicatiei:

-        START/STOP = demareaza / opreste interogarea terminalelor;

-        CONFIG = permite intrarea In ecranul de configurare;

-        ARHIVE = activeaza un meniu de unde se pot selecta diverse operatii;

-        TESTE = activeaza un meniu pentru afisarea datelor transmise de contori, precum si pentru simularea receptiei unor mesaje de la echipamentele RAPID.

Principiile de operare cu calculatorul central sunt descrise in continuare. Operatorul da comenzi de la mouse sub forma 'clik' sau 'dublu clik'. Calculatorul ofera informatii sub forma unor imagini care apar pe ecranul monitorului si care se numesc 'planse sinoptice'.

Plansele sinoptice sunt structurate pe 5 nivele, notate A, B, C, D, E, .

Nivelul A apare la pornirea calculatorului. EI reprezinta Depresiunea Hategului, vazuta de la inaltime, cu evidentierea Amenajarii Hidroenergetice Raul Mare.

Nivelul B. Facand 'clik' pe desenul care reprezinta CHE Clopotiva, apare schema electrica monofilara reala a centralei. Acesta reprezinta nivelul B.

Nivelul C cuprinde 9 planse sinoptice.

In acest nivel se poate ajunge facand 'clik' pe elementele mentionate, mai jos:

C1 Generatorul 1: Circuitul hidraulic al grupului 1 (sectiune prin centrala) apare cand se face 'clik' pe simbolul generatorului G1;

C2 Generatorul 2 : Circuitul hidraulic al grupului 2 (sectiune prin centrala apare cand se face 'clik' pe simbolul generatorului G 2;

C3 Aparatul analogic de sub simbolul generatorului G1: lista marimilor electrice aferente generatorului 1. Marimile sunt indicate, in partea dreapta a ecranului, in timp real, pe aparate numerice si analogice, virtuale. In partea stanga se indica lista marimilor electrice din care se selecteaza, la cerere, marimile care se doresc a se afisa;

C4 Aparatul analogic de sub simbolul generatorului G2: lista marimilor electrice aferente generatorului 2. Marimile sunt indicate, in partea dreapta a ecranului, in timp real, pe aparate numerice si analogice, virtuale. In partea stanga se indica lista marimilor electrice din care se selecteaza, la cerere, marimile care se doresc a se afisa;

C5 Transformatorul T 110 kV (16 MVA): lista marimilor electrice aferente transformatorului T. Marimile sunt indicate, in timp real, pe aparate numerice si analogice, virtuale;



C6 Transformatorul TSP 1 (6/0,4 kV): lista marimilor electrice aferente transformatorului TSP 1. Marimile sunt indicate, in timp real, pe aparate numerice si analogice virtuale;

C7 Transformatorul TSP 2 (20/0,4 kV): lista marimilor electrice aferente transformatorului TSP 2. Marimile sunt indicate, in timp real, pe aparate numerice si analogice virtuale;

C8  Barele serviciilor proprii de 0,4 kV: schema electrica monofilara redusa, reala (numai baretele principale), a alimentarilor principale de c.a. Sunt reprezentate barele de 0,4 kV, cuplele dintre ele si intreruptoarele de alimentare a partii de 0,4 kV (OROMAX);

C9 Simbolul dioda: schema electrica reala, a sectiilor de bare de 220 Vc.c, cu bateriile si redresoarele respective.

Nivelul D cuprinde schemele tehnologice ale diferitelor instalatii din centrala. In acest nivel se poate ajunge din nivelul C, facand 'clik' pe elementele mentionate mai jos:

D1 circuitul hidraulic G1, GUP: desenul instalatiei grupului de ulei sub presiune, cu indicarea starii pompelor, respectiv: lucru, rezerva, defecta, in functiune sau in repaos. Se indica nivelul si presiunea reala in rezervorul tampon. De asemenea, se indica deschiderea in procente a palelor rotorului si statorului si daca procesul de completare cu aer este in curs.

D2 circuitul hidraulic G1, capacul turbinei: plansa sinoptica a instalatiei de evacuare a apei din capacul turbinei, cu indicarea nivelului si starii pompelor, respectiv: lucru, rezerva, defecta, in functiune, in repaos.

D3 circuitul hidraulic G1 si circuitul hidraulic G2, racitoarele generatorului: schema sinoptica a circuitului de apa de racire, cu indicarea presiunilor si debitelor in punctele semnificative si anume:

-        presiunea pe distribuitorul principal;

-        presiunea pe distribuitorul grupului 1;

-        presiunea pe distribuitorul grupului 2;

-        presiunea pe distribuitorullagarelor de cauciuc ale celor doua turbine (consumatorii permanenti);

-        debitul apei de racire a statorului generatorului G1, respectiv G2;

-        debitul apei de racire a lagarului radial inferior a lui G1, respectiv G2;

-        debitul apei de racire a lagarului axial radial superior a lui G1, respectiv G2.

-        debitul apei de racire a lagarului turbinei 1, respectiv 2.

D4 circuitul hidraulic G2, GUP: desenul instalatiei grupului de ulei sub presiune, cu indicarea starii pompelor, respectiv: lucru, rezerva, defecta, in functiune sau in repaos. Se indica si nivelul si presiunea reala in rezervorul tampon. De asemenea, se indica deschiderea, in procente, a palelor rotorului si statorului si daca procesul de completare cu aer este in curs.

D5 circuitul hidraulic G2, capacul turbinei: plansa sinoptica a instalatiei de evacuare a apei din capacul turbinei, cu indicarea nivelului si starii pompelor, respectiv: lucru, rezerva, defecta, in functiune, in repaos.

D6 Circuitul hidraulic G1 sau G2, rezervoarele de aer comprimat de joasa presiune: desenul schematic al instalatiei de producere a aerului comprimat de joasa presiune cu indicarea presiunii si starii compresoarelor, respectiv: in functiune, in repaos, defecte, de lucru sau de rezerva.

D7 Circuitul hidraulic G1 sau G2, bazinul de epuismente: desenul schematic al instalatiei de evacuare a apei infiltrata in centrala, cu indicarea nivelului si starii pompelor, respectiv: de lucru, de rezerva, defecta, in functiune sau in repaos.

D8  Sectiile de bare de 0,4 kV c.a.: schema electrica monofilara detaliata a sectiilor de

bare aferente panoului de servicii generale PSG 1, cu indicarea:

-        starii intreruptoarelor de pe plecari;

-        starii sigurantelor de pe plecari;

-        denumirea consumatorilor alimentati.

D9 Sectiile de bare de 0,4 kV c.a.: schema electrica monofilara detaliata a sectiilor de bare aferente panourilor de servicii generale PSG 2, PSG 3 si jumatate din PSG 4, cu indicarea:

-        starii intreruptoarelor de pe plecari;

-        starii sigurantelor de pe plecari;

-        denumirea consumatorilor alimentati.

D10 Sectiile de bare de 0,4 kV c.a.: schema electrica monofilara detaliata a sectiilor de bare aferente panourilor de servicii generale jumatate din PSG 4, PSG 5, PSG 6, cu indicarea:

-        starii intreruptoarelor de pe plecari;

-        starii sigurantelor de pe plecari;

-        denumirea consumatorilor alimentati.

D11 Sectiile de bare de 0,4 kV c.a.: schema electrica monofilara detaliata a sectiilor de bare aferente panoului de servicii generale PSG 7, cu indicarea:

-        starii intreruptoarelor de pe plecari;

-        starii sigurantelor de pe plecari;

-        denumirea consumatorilor alimentati.

In loc de concluzii 

Nu trebuie sa ne indoim de faptul ca informatizarea este un proces continuu care se dezvolta odata cu retehnologizarea grupurilor din hidrocentrale, dar apare ca o necesitate odata cu noile CHE care se vor construi in anii viitori. Ceea ce trebuie sa retinem este faptul ca arhitectura sistemelor informatice este in continua perfectionare si ca nu trebuie sa ne mire simplitatea si eficienta crescuta a noilor dispozitive informatice care vor aparea in viitor si care vor putea sa fie mai bine adaptate cerintelor si particularitatilor instalatiilor primare din hidrocentrale.

Paralel cu progresul tehnicii informatice din CHE, se cere ca suportul prin care circula informatia intre CHE si Dispecerat sa fie modernizat in sensul cresterii sigurantei, cresterii volumului de date transmis si al cresterii vitezei de transmisie.  Asa se face ca vorbim deja de retele de transmisie de date prin fibra optica si ca, in unele sucursale de CHE, deja aceasta a devenit sau va deveni in curand ceva obisnuit.  Deci sa fim deschisi spre viitor.

11. RETEHNOLOGIZAREA CHE IN VEDEREA TRECERII LA CONDUCEREA INFORMATIZATA A PROCESULUI

Ø     De ce este necesara retehnologizarea CHE ?

In afara de cateva CHE construite dupa anul 1990 (ex. Cornetu pe raul Olt, Rucar pe raul Dambovita, Tg. Jiu; Hateg; Ruieni; MHC Zervesti; MHC Frasin etc.) care au fost proiectate in solutie complet automatizate si unde ca atare procesul din hidrocentrale este informatizat, in restul hidrocentralelor care au o anumita vechime in exploatare, informatizarea procesului acestora are loc dupa terminarea actiunii de retehnologizare, inceputa deasemeni dupa anul 1990 si care constituie un proces in plina desfasurare. Trebuie totusi sa mentionam, ca o exceptie, cazul CHE de pe raul Olt, sectorul Oltul mijlociu, in care procesul tehnologic este informatizat inainte de 1990.

Astfel, putem cita ca o prima lucrare de retehnologizare de mare anvergura, insotita de informatizare, retehnologizarea grupurilor din CHE Portile de Fier I, din CHE Portile de Fier II, din CHE de pe raul OLT sectorul Slatina-Dunare, precum si alte CHE. La acestea din urma fie ca s-a retehnologizat si informatizat cate un grup, fie ca toata hidrocentrala a suportat acest proces de retehnologizare si informatizare, pe cand la altele (care urmeaza sa intre in retehnologizare in viitor) s-a procedat uneori numai la monitorizarea informatizata a procesului.

Necesitatea retehnologizarii are la baza: fie numarul mare de ore de functionare si implicit uzura avansata a echipamentelor insotita de regula de scaderea randamentelor si chiar a disponibilitatii grupurilor, fie randament si fiabilitate scazuta inca de la punerea in functiune a echipamentelor (evident datorata unor vicii de conceptie sau fabricatie), fie in unele cazuri datorita unor probleme care tin de disponibilitatea centralei ca urmare a unor performante energo-economice initiale reduse, sau de capacitate redusa de  realizare a serviciilor tehnologice de sistem. Deasemeni se mai poate invoca gradul redus de automatizare prin conceptia initiala.

In toate situatiile se are in vedere, ca odata cu retehnologizarea sa se prelungeasca durata de viata a echipamentelor primare cu cel putin inca un ciclu de functionare, sa se inlocuiasca echipamentele de reglaj, de automatizare si control cu echipamente de ultima generatie, fiabile si cu posibilitatea de a fi inglobate intr-un sistem informatic de conducere a procesului tehnologic din CHE. Nu in ultimul rand se are in vedere cresterea randamentelor de functionare, a puterii disponibile, sau cel putin realizarea parametrilor initial proiectati. Ca o consecinta fireasca retehnologizarea va conduce si la optimizarea functionarii CHE, la cresterea operativitatii si sigurantei in functionare, reducerea costurilor si cresterea eficientei activitatii.

Ø     In ce consta retehnologizarea CHE

In primul rand se are in vedere reabilitarea echipamentelor primare de pe circuitul hidraulic (turbina, vana de admisie a apei, precum si alte parti ale instalatiilor de pe circuitul hidraulic). In al doilea rand se urmareste reabilitarea echipamentelor de pe circuitul electric (generator, intrerupator de borne, eventual transformatorul de putere si caile de evacuare a energiei). Pe de alta parte se urmareste inlocuirea sistemelor de reglaj control si masura ale hidroagregatelor (RAV; RAT; sistem de excitatie; sisteme de masura si de protectie), deoarece trecerea la conducerea informatizata a procesului, presupune existenta sistemelor de reglaj, control, masura si protectie, compatibile cu tehnica informatica si renuntarea la sistemele de automatizare bazate pe releistica.

Detaliind cele aratate mai sus, vom examina in ce consta retehnologizarea fiecarui echipament si instalatie in parte.

La turbina se urmareste dupa caz, functie de uzura suportata de diferitele subansamble ale acesteia; inlocuirea rotorului sau refacerea profilului initial al paletelor (la turbine Pelton, inlocuirea rotii sau in unele cazuri a cupelor), inlocuirea sau reabilitarea sistemului de etansare, inlocuirea paletelor aparatului director, sau reabilitarea profilului acestora, cu sau fara interventii asupra lagarelor paletelor si a cinematicii de actionare a aparatului director (la turbinele de tip Pelton acelasi lucru se va aplica injectoarelor). O atentie deosebita se acorda lagarelor hidroagregatului, urmarindu-se modernizarea integrala sau dupa caz inlocuirea partilor care au suferit uzuri.  Desigur ca inlocuirea sau reabilitarea unor subansamble se face numai in urma unei serioase analize facute de specialisti, care vor sti sa armonizeze volumul de reabilitari cu costurile ce trebuiesc ocazionate de  aceasta actiune si cu avantajele post retehnologizare.

La generator se va avea in vedere starea generala a fierului statoric (strangerea tolelor si izolatia acestora, eventuale puncte de incalzire), functie de care se vor lua masurile corespunzatoare, de regula interventii locale sau reparatie generala (despachetarea fierului, izolare si reimpachetare). In ce priveste infasurarea statorica masurile ce se vor lua sunt functie de felul izolatiei barelor, (starea acesteia dovedita prin masuratori, inclusiv descarcari partiale), dar si prin constatari in urma demontarii din crestatura a cateva bare de bobine. In functie de constatari fie se adopta hotararea rebobinarii statorului, daca izolatia este realizata cu materiale perimate si exista si uzuri foarte mari ale acesteia, fie se adopta diferite masuri de imbunatatire a izolatiei in scopul prelungirii duratei de viata (in cazul izolatiilor in stare buna de uzura, sau mai ales in cazul izolatiilor pe baza de rasini). Se va acorda o atentie deosebita capetelor de bobine si consolidarii acestora.

In ce priveste rotorul, se au in vedere masuri asemanatoare cu cele preconizate pentru stator, acordandu-se o atentie deosebita si elementelor de impanare a polilor si a celor de fixare a diferitelor elemente supuse unor mari solicitari mecanice si electrice in timpul functionarii masinii.

Nu in ultimul rand, se va stabili cu precizie ce trebuie imbunatatit la instalatiile de ventilare-racire, franare, stingere a incendiului, urmarire termica a fierului si cuprului, dar si modernizarile ce trebuie aduse masinii pentru monitorizare partiala sau totala.

Intrerupatorul de borne al generatorului de regula se inlocuieste cu un intrerupator cu vid sau cu SF6 (hexaflorura de sulf), vechiul intrerupator avand deja durata de viata expirata.

Transformatorul de putere (si de servicii dupa caz) se reabiliteaza functie de rezultatele analizei tehnice de detaliu (decuvare, toaleta generala, strangerea si consolidarea miezului si a infasurarilor, a legaturilor de borne, imbunatatirea izolatiei, uscarea si reincuvarea).

Dupa caz, functie de durata de viata parcursa, tipurile de materiale de izolatie, modul exploatarii si rezultatele masuratorilor, se va stabili calea de urmat privind inlocuirea sau reabilitarea cablurilor sau sistemelor de bare prin care se evacueaza energia.

Trebuie mentionat faptul ca turbina, generatorul, transformatorul, fiind echipamente scumpe, inlocuirea lor, sau efectuarea de lucrari  costisitoare, trebuie sa fie hotarata numai in cazuri foarte bine justificate din punct de vedere tehnic si de siguranta in functionare.

Cu ocazia reabilitarii echipamentelor primare se vor inlocui obligatoriu traductoarele care sunt defecte sau incompatibile cu sistemele informatice ce se implementeaza si se vor monta suplimentar traductoarele necesare pentru monitorizarea completa a acestor echipamente.

In ce privesc echipamentele de reglaj ale hidroagregatului: RAV, RAT si instalatia de excitatie a generatorului, de regula se inlocuiesc cu echipamente noi si mai rar se reabiliteaza anumite parti, dat fiind ca echipamentele moderne, compatibile cu echipamentele de informatizare, prezinta facilitati suplimentare foarte utile in conducerea generala a HA sau a CHE in ansamblu. Daca ne referim la alte tipuri de instalatii de supraveghere, masura, control, protectii prin relee, acestea se vor inlocui cu instalatii de conceptie noua. Desigur ca o analiza mai atenta comporta inlocuirea volumului de protectii pe baza de relee, cu protectii digitale, mult mai scumpe, dar mai adaptabile functiunilor de protectie, mai sigure in functionare, mai precise si care pot comunica cu circuitele informatice din centrala.

In materialul de fata, dupa cum se poate constata, nu am oferit solutii general valabile, ci am dat cateva orientari posibile pentru cazurile mai des intalnite, fara pretentia de a fi epuizat discutiile legate de subiect. De fapt in acest curs ne propunem sa facem o imagine de ansamblu asupra procedurilor uzitate, lasand specialistilor sarcina, ca pentru fiecare caz in parte,  sa stabileasca solutionarile oportune. Totusi pentru a nu ramane in sfera orientarilor generale, vom recurge la o particularizare.   Ca atare, va vom informa despre ce solutii au adoptat specialistii in cazul retehnologizarii cu modernizare, a hidrocentralei IMATRA din Finlanda, inceputa in anul 1993. Hidrocentrala IMATRA este a doua in ordine, din cele patru CHE apartinand amenajarii in cascada a raului Vuoksi, care izvoraste din lacul Saimaa (de pe teritoriul Finlandei) si se varsa in lacul Ladoga din Rusia. Cascada are in componenta patru CHE, din care doua pe teritoriul finlandez si doua pe teritoriul Rusiei. Puterea totala instalata este de 428 MW (228 in CHE din Finlanda si 200 MW in cele din Rusia), energia anuala totala fiind de 2500 GWh (vezi figurile). CHE IMATRA este echipata cu sapte grupuri verticale, din care sase Francis si unul Kaplan, are o putere instalata totala de 170 MW, exploateaza un debit de 600 mc/sec-940 mc/sec, la o cadere de 24 m si produce o energie anuala de circa 1000 GWh. Initial hidrocentrala a avut o putere instalata de 156 MW, dar in urma retehnologizarii grupurilor aceasta a crescut cu 14 MW, ajungand la 170 MW.In cele de mai jos se expliciteaza actiunile legate de retehnologizarea grupului 1, a carui turbina a fost deschisa dupa 65 de ani de functionare (530.000 h) .

Turbina se prezenta in stare buna si ar mai fi putut functiona fara probleme circa 10 ani, deoarece eroziunile datorate cavitatiei la rotor si carcasa, nu erau critice.

In actiunea de retehnologizare a turbinei s-au stabilit sa se includa urmatoarele:

-        inlocuirea rotorului vechi cu un rotor nou aflat in rezerva;

-        inlocuirea inelului de etansare, existent in rezerva;

-        inlocuirea paletelor aparatului director cu cele aflate in rezerva;

-        inlocuirea lagarelor paletelor aparatului director si a inelului de reglaj, cu lagare cu auto gresare;

-        sistemul de etansare a fost inlocuit cu unul nou;

-        au fost inspectate lagarul turbinei si axul rotorului. Segmentii lagarului au fost inlocuiti cu segmenti imbracati in teflon, actiune prin care s-a redus frecarea in lagar cu 30-50 %,s-a redus temperatura lagarului cu 20 grade C, nu a mai fost necesara utilizarea instalatiei de ridicare rotor, imbunatatindu-se totodata si conditiile de franare (s-a redus timpul de franare si viteza de franare cu circa 10%);

-        baia lagarului turbinei (initial rotativa), a fost inlocuita cu baie fixa;

-        conul aspiratorului a fost injectat, iar suprafata tratata;

-        regulatorul de turatie a fost inlocuit cu un regulator digital, iar vechiul GUP a fost inlocuit cu unul nou, lucrand la presiunea de 140 bari.

In actiunea de retehnologizare a generatorului s-au realizat:

-        curatarea miezului magnetic si a infasurarii statorice, reimpanarea bobinelor, repararea suportilor infasurarii si reconditionarea inelelor de fixare a capetelor de bobine;

-        injectarea de rasina in spatiul dintre barele bobinelor si teaca crestaturii. Aceasta solutie a condus la reducerea esentiala a descarcarilor partiale, la imbunatatirea conductivitatii termice, cu efect asupra scaderii temperaturii de lucru a infasurarii statorice si la reducerea valorilor masurate ale tangentei de delta;

-        au fost inlocuite tecile de protectie a capetelor de bobine;

-        izolatia polilor rotorici a fost inlocuita, barele de amortizare au fost lipite cu argint, iar capetele infasurarilor polilor au fost reconditionate;

-        ca si la turbina, segmentii lagarelor au fost inlocuiti cu altii acoperiti cu teflon;

-        sistemul de racire al uleiului lagarelor cu racitoare in baie, a fost inlocuit cu sistem de racitoare exterior bailor lagarelor si cu sistem de monitorizare si reglaj a temperaturii uleiului;

-        toate traductoarele, termorezistentele, aparatele de masura si alte dispozitive, au fost inlocuite cu altele noi;

-        excitatia principala a fost curatata si verificata;

-        excitatia auxiliara a fost inlocuita cu preexcitatie statica (punte cu tiristoare);

-        vechiul RAT a fost inlocuit cu unul digital;

-        vechiul sistem de franare cu presiune de ulei, a fost inlocuit cu sistem pe baza de aer comprimat.

La masuratorile facute dupa reabilitare s-a constatat o crestere a puterii active  pe generator cu 14%, in conditiile unor cresteri de temperatura in stator si rotor ce se inscriu in recomandarile IEC. Prin injectarea cu rasina a infasurarii statorice, s-a prelungit viata generatorului, rebobinarea urmand sa se faca peste un numar de ani, in prealabil reabilitandu-se miezul statoric, care prezinta o serie de puncte unde izolatia intre tole este deteriorata si apar puncte de incalzire locala.

In instalatiile electrice primare au fost aduse urmatoarele imbunatatiri:

-        un nou intrerupator de borne pentru generator;

-        un nou separator in circuitul transformatorului de servicii interne;

-        s-a inlocuit transformatorul de servicii interne 10,5/0,4 kV, 500 kVA.

-        s-a inlocuit rezistenta de punere la pamant a nulului generatorului.

-        a fost renovat sistemul de alimentare in curent continuu 220 si 48 V.

In circuitele de automatizare si protectii au fost realizate urmatoarele:

-        inlocuirea protectiilor cu relee, prin protectii digitale;

-        automatica centralei a fost reabilitata utilizandu-se automate programabile (PLC), care realizeaza urmatoarele functiuni:

§       secventele de pornire si oprire automate a HA, reglarea tensiunii si puterii;

§       monitorizarea pragurilor de temperatura; 

§       preluarea alarmelor;

§       inregistrarea evenimentelor si alarmelor.

Configuratia sistemului informatic de monitorizare a functionarii  CHE este dat in schema anexata.

Se observa ca marimile din proces sunt achizitionate pentru fiecare grup cu un sistem de achizitie cu PLC, fiecare legat la o retea de comunicatie de tip Ethernet, la care mai sunt racordate; o statie automata care asigura protectia de rezerva a centralei precum si terminalul de lucru al personalului din camera de comanda.

Prin intermediul unei fibre optice (in vederea eliminarii eventualelor perturbatii), reteaua Ethernet este interconectata cu reteaua locala din statia electrica  de 10 kV, compusa din PLC prin care se monitorizeaza procesul din statie, precum si calculatorul si consola din camera de control districtual (dispecer), ambele aflate la 300 m de centrala. Tot prin acest server se asigura traficul de date catre echipamentele de calcul (servere) din oficiul de calcul al retelei.

Sistemul de operare OS/2 ofera urmatoarele facilitati:

-        interfata grafica om-masina cu icoane, boxa de dialog si meniu pentru oprire;

-        ferestre de afisaj multiple (pot fi afisate numeroase imagini grafice pe acelasi ecran);

-        multitasking.

Din cele de mai sus rezulta foarte clar, ca in abordarea solutiilor de retehnologizare cu modernizare, specialistii au gasit solutiile cele mai justificate din punct de vedere tehnic si economic, pe care le-au utilizat cu toata grija, pentru a raspunde cat mai bine unor deziderate privind obtinerea unor parametri superiori de functionare, dar si pentru a aduce instalatiile la un grad de modernizare unanim recunoscut ca fiind o necesitate si in nici-un caz o extravaganta. Acest mod de abordare trebuie sa stea la baza deciziilor de retehnologizare ce se adopta pentru grupurile din centralele noastre, pentru ca nu de putine ori se exagereaza prin echipare sau prin solutii sofisticate de echipare, prin necorelarea  solutiilor adoptate si prin neurmarirea unor obiective care sa aduca plus de putere si energie. 

Ø     Obiectivele de atins dupa retehnologizare:

-        asigurarea a inca un ciclu de functionare pentru grupurile sau centralele retehnologizate.

-        cresterea gradului de utilizare a potentialului hidroenergetic al CHE prin cresterea puterii disponibile si a energiei anuale, sau macar readucerea parametrilor la situatia  acestora de la punerea in functiune;

-        aducerea capacitatilor de productie retehnologizate la nivelul performantelor energoeconomice al centralelor hidroelectrice pe plan mondial;

-        cresterea operatibilitatii si a sigurantei in functionare, automatizarea si conducerea informatizata a procesului in hidrocentrale;

-        cresterea eficientei in valorificarea energiei produse si a serviciilor de sistem, in conditiile liberalizarii pietei de energie electrica;

-        utilizarea mai eficienta a personalului de exploatare a centralelor;

-        marirea atractivitatii pentru capacitatile ce se supun procesului de privatizare.

Ø     Cum se stabileste momentul oportun al inceperii actiunii de retehnologizare

Exista mai multe modalitati de a stabili momentul inceperii actiunii de retehnologizare:

a)     in functie de programul de retehnologizare stabilit de Hidroelectrica ca urmare a strategiei elaborata pentru o perioada mai mare de timp. Acest program vizeaza de regula CHE de putere mare, sau zone cuprinzand mai multe hidrocentrale ale unei amenajari.

b)     in functie de indeplinirea normei de ore de functionare necesare pentru intrarea in reparatie capitala (LN 4). Cu ocazia acestei actiuni se pot moderniza parti ale hidroagregatului sau intreg echipamentul si instalatiile aferente.

c)     ocazionat de un eveniment neprevazut (avarie) al grupului sau al centralei, cand cu ocazia interventiei pentru eliminarea partilor afectate, se pot initia si programe partiale sau totale de retehnologizare.

d)     ca urmare a determinarii momentului oportun al intrarii in retehnologizare, acolo unde se aplica conceptul de mentenanta predictiva si ca atare exista un sistem de urmarire a evolutiei tehnice in timp, a echipamentelor si instalatiilor bine pus la punct.

e)     in alte situatii ordonate, cand deciziile au la baza considerente de politica energetica neprevazute in strategiile existente.      

Ø     Etapele derularii procesului de retehnologizare

Pentru situatia ”a” de mai sus, (valabil si pentru punctele ”c” si ”e”)  

-        intocmirea si aprobarea documentatiei tehnico-economice prin care se stabilesc solutiile tehnice si costurile ocazionate de actiunea de retehnologizare (studii de prefezabilitate si fezabilitate, proiect tehnic, detalii de executie si caiete de sarcini, atat pentru lucrarile propriu zise cat si pentru echipamentele ce trebuiesc fabricate, pentru a face posibila inceperea lucrarilor conform graficelor de desfasurare a lucrarilor;

-        obtinerea si planificarea fondurilor care sa sustina lucrarea de retehnologizare;

-        derularea licitatiilor si/sau analizelor de oferte, pe diferite etape (conform reglementarilor in vigoare), incheierea contractelor;

-        punerea la punct a detaliilor privind  logistica intregii actiuni (emiterea documentelor privind responsabilitatile pe fiecare etapa a actiunii, a programelor si graficelor etc.).     

-        inceperea lucrarilor, sustinerea logistica, urmarirea si incheierea lor;  

-        realizarea programelor de probe, masuratori si incercari in faza de punere in functiune (pif.) si receptionare a lucrarilor;

-        receptiile si incheierea lucrarilor. 

Pentru punctele ”b” si ”d”

-        realizarea  studiilor necesare, mai ales in situatia  reparatiei capitale sau accidentale cu modernizare;

-        elaborarea documentatiei tehnice si a caietelor de sarcini;

-        initierea licitatiilor (analizelor de oferte) pentru executantii echipamentelor, incheierea contractelor;

-        planificarea lucrarii din timp si obtinerea fondurilor necesare (pentru cazul lucrarilor cu modernizare se vor planifica, cu anticipatia necesara, fondurile pentru executia echipamentelor si altor componente);

-        initierea licitatiei pentru executia lucrarilor de reparatie (cu sau fara modernizare), incheierea contractelor;

-        asigurarea logisticii pentru sustinerea lucrarilor;

-        inceperea lucrarilor, urmarirea si incheierea lor;

-        realizarea programelor de probe, masuratori si incercari in faza de pif. si receptionare a lucrarilor;

-        receptia si incheierea lucrarilor.

Ø     Evaluarea rezultatelor obtinute dupa actiunea de retehnologizare

Prin realizarea de probe, verificari si masuratori, pe baza rezultatelor obtinute se valideaza sau se infirma atingerea obiectivelor tinta (a parametrilor) stabiliti prin studiul de fezabilitate si proiectul tehnic. Desigur ca pentru evaluarea unor aspecte care cer indeplinirea anumitor conditii ce se pot realiza in timp, hotararea finala se va lua numai dupa consumarea timpului necesar pentru atingerea conditiilor impuse.  

In cazul invalidarii unor conditii impuse, se vor analiza cauzele si cine a generat acestea; va avea responsabilitatea remedierii situatiei, inclusiv plata daunelor (in conformitate cu stipularile din contractele incheiate).      

In actiunea de evaluare a efectelor retehnologizarii, se poate apela la unitati specializate, abilitate in domeniul evaluarilor, care vor da verdictele functie de situatiile concrete.

Dat fiind ca in derularea  actiunilor de retehnologizare pot fi implicate si firme din afara tarii, se impune o grija deosebita, in toate fazele initierii, derularii si incheierii lucrarilor si mai ales in stipularile din contracte.

  

Anexa 1

Anexa 2

Anexa 3

Anexa 4

Anexa 5



Anexa 6

                                                                                                      

  Anexa  7


  

                                                                                                               Anexa  8                             


Anexa  9


                                                                                                                                             

Anexa 10

Anexa 11

Profil in lungul raului Vuoksi

IMATRA  vedere generala

IMATRA  sala masinilor

IMATRA  sectiune transversala prin centrala.

IMATRA  curbele temperaturilor lagarului turbinei.

IMATRA  monitorizarea functionarii CHE (SCADA)






Politica de confidentialitate


Copyright © 2019 - Toate drepturile rezervate

Informatica


Access
Adobe photoshop
Autocad
Baze de date
C
Calculatoare
Corel draw
Excel
Foxpro
Html
Internet
Java
Linux
Mathcad
Matlab
Outlook
Pascal
Php
Powerpoint
Retele calculatoare
Sql
Windows
Word


PRACTICI INTERNATIONALE CU PRIVIRE LA INVESTIGATIILE INFORMATICE
Introducere in utilizarea AppWizard. Controale de tip Button.
SUBIECTELE PROBEI PRACTICE PENTRU EXAMENUL DE ATESTAT - NFORMATICA
NOTIUNI DE ALGEBRA LOGICA (BOOLEANA)
TINERET SI PUTERE SOFT ROMANEASCA
Notiunea de algoritm. Analiza algoritmilor
PREZENTAREA INFORMATIEI NUMERICE
Selectarea celui mai bun model de regresie
SECURITATE IT
PERFORMANTELE UNUI CALCULATOR