av detta speciella styrsystem för dieselkraftverk (leverans av utrustning för lågspänningsdistribution och sidoanläggningar).

Transkript

1 Modern kontrollutrustning för dieselkraftverk på Rhodos Tyska ABB Kraftwerke A i Mannheim har konstruerat och levererat den kompletta elektriska utrustningen till de tre nya 24 MW-blocken till dieselkraftverket på Rhodos. I leveransen ingår det digitala programmerbara styrsystemet DPC (Diesel Process Control). Speciellt för detta system är den decentraliserade styrningen och regleringen, liksom dataöverföringen i realtid till samtliga anslutna processtationer och datorer, och därmed även till processen. Programvaran till DPC-systemet är speciellt anpassad till de komplexa förloppen i ett dieselkraftverk, för att erbjuda kraftbolaget optimal driftkomfort. Dessutom kan systemet lätt anpassas till förändrade driftförhållanden. H östen 1997 sattes blocken 3, 4 och 5 i Rhodos dieselkraftverk successivt i drift. Anläggningen var ett nyckelfärdigt projekt som levererades till Public Power Corporation (PPC) i Aten, reklands nationella elkraftbolag. var ett tyskt-franskt-grekiskt konsortium. I konsortiet ingick tyska ABB Kraftwerke A, franska SEMT Pielstick, grekiska ABB Brown Boveri S.A. samt grekiska Technical Union (TU). Uppdraget omfattade i huvudsak de tre dieselgeneratoraggregaten, inklusive alla hjälpsystem, anslutning till det luftisolerade ställverket på 66 kv i det lokala elektriska nätet samt uppförande av maskinhus och alla sidoanläggningar. Hjärnan i anläggningen är styrsystemet DPC (Diesel Process Control) som utvecklats av ABB Kraftwerke A speciellt för drift av dieselkraftverk. ABBs mångåriga erfarenhet av dieselkraftverk och ett nära samarbete med kunden, som hade speciella önskemål och behov för drift av kraftverket, ledde till utvecklingen av detta speciella styrsystem för dieselkraftverk (leverans av utrustning för lågspänningsdistribution och sidoanläggningar). Dieselkraftverket Rhodos Dieselkraftverket Rhodos ligger på ön Rhodos norra del, vid kusten ca 22 km sydost om staden med samma namn 1. Under åren 1989 till 1990 levererade och driftsatte tyska ABB Kraftwerke A, i konsortium med polska H. Cegielski (HCP) och grekiska Technical Union (TU), blocken 1 och 2 på 12 MW. HCP levererade dieselmotorerna och den mekanis- Paul Haag ABB Kraftwerke A ka delen, medan TU stod för byggnadsdelen. ABB Kraftwerke A ansvarade för hela den elektriska utrustningen. Denna omfattade i huvudsak generatorerna, maskin- och hjälptransformatorerna, mellanspännings- och lågspänningsanläggningarna samt kommunikationssystemen och kontrollutrustningen. Båda blocken fasades in på nätet 1991, helt i enlighet med tidplanen. Öns ökande efterfrågan på elektrisk energi gjorde det nödvändigt att bygga ut dieselkraftverket Rhodos ytterligare. PPC i Aten planerade arbetet och lade 1993 ut en internationell anbudsbegäran. Det tidigare nämnda tysk-fransk-grekiska konsortiet fick uppdraget i september 1995 (faktaruta 1). De tre nya 24 MW-blocken Utbyggnaden av dieselkraftverket Rhodos med blocken 3, 4 och 5 omfattar tre dieselgeneratoraggregat på vardera 24 MW 2 (tabell 1). Matningen till det lokala kraftnätet på 66 kv sker via tre maskintransformatorer på 30 MVA. Kraftverkets egenbehov uppfylls via de ställverk på 10 kv som är tillordnade varje maskin, samt hjälptransformatorerna på 2,5 MVA och 400 V-ställverken. Styrning och övervakning av kraftverket sker via det tidigare nämnda digitala styrsystemet DPC. De nya blocken 3, 4 och 5 består av vardera en fyrtakts dieselmotor och en synkrongenerator på 30 MVA/10 kv med statisk magnetisering 3. Dieselmotorerna drivs med tung brännolja. Endast vid start och stopp i samband med längre stilleståndstider används dieselolja. En del av dieselavgaserna matar två turboöverladdare, medan resterande avgaser, allt efter behov, utnyttjas i en avgaspanna för att generera ånga till förvärmning av brännoljan respektive förvärmning av de block som inte befinner sig i drift. Ljuddämparna sänker bullernivån till värden understigande de som fastställs 28 ABB Tidning 5/1998

2 av grekisk lag och EU-regler. Anläggningen får sitt bränsle sjövägen. Bränslet passerar en anläggning för brännoljeberedning med självrengörande separatorer och filtersystem. Det oljeslam som bildas vid bränsleberedningen bränns och utnyttjas för värmeproduktion. Såväl dieselmotorer som generatorer kyls i primärkylkretsen med avmineraliserat vatten. Sekundärkylkretsloppet har havsvattenkylda värmeväxlare. Vattnet måste behandlas för att undvika algbildning i kylsystemet. Det driftbetingande avloppsvattnet från samtliga delar av dieselkraftverket samlas och renas i en central reningsanläggning. Leveransomfattning för ABB Kraftwerke As nyckelfärdiga projekt för dieselkraftverket Rhodos, block 3, 4 och 5: Planering, beräkning, leverans, montage, driftsättning och acceptanstest Tre generatorer på 29 MVA Tre maskintransformatorer på 30 MVA Tre hjälptransformatorer på 2,5 MVA Mellanspänningsställverk Digitalt styrsystem DPC med driftstyrning via bildskärmsterminal, bestående av maskin- och programvara, inklusive informationsöverföring till driftledningen på ön Rhodos Utrustning i det centrala kontrollrummet Skydd, instrumentering och energimätning Utbildning av kundpersonalen i drift och underhåll av anläggningen, inklusive dokumentation enomförande av avtalsenlig provdrift Driftstöd till kunden under halvkommersiell och kommersiell drift Verifiering av avtalade driftdata Dieselkraftverket Rhodos omfattar idag två block på 12 MW och tre block på 24 MW Kontrollutrustningens uppgifter Systemet Diesel Process Control för de nya blocken har i huvudsak följande uppgifter: Säker och ekonomisk start och stopp av de tre blocken - med kortast möjliga starttid Driftekonomiskt korrekt anpassning av anläggningen till föränderliga lastförhållanden, beroende på aktuellt energibehov i det lokala elnätet Automatisk styrning och övervakning av den maskintekniska utrustningen med största möjliga säkerhet och tillgänglighet för kraftverket som mål Skydd av anläggningen mot icke tillåtna drifttillstånd Övervakning och styrning av kraftverksdriften från det centrala kontrollrummet Informationsredovisning av totalprocessen på kontrollrummets bildskärmar, för att göra det möjligt för drift- 1 ABB Tidning 5/

3 Tabell 1: Tekniska data för blocken 3, 4 och 5 i dieselkraftverket Rhodos Huvuddata Effekt per block (MW e ) Totaleffekt (MW e ) eneratoraggregat Dieselmotor SEMT Pielstick Typ PC 4.2-B, Fyrtakt, 18 cylindrar i V-form, 2 turboladdare Effekt (MW) 23,85 Synkrongenerator ABB Typ W 268/125/14 Effekt (MVA) 29,35 Effektfaktor 0,8 Frekvens (Hz) 50 Varvtal (min 1 ) 428,6 Statiskt magnetiseringssystem ABB Effekt (kva) 250 Maskintransformator ABB Effekt (MVA) 30 Spänning (kv/kv) 10/66 Kylningstyp ONAN/ONAF personalen att snabbt gripa in vid störningar. Dessutom indikeras väsentliga data från processen på en mosaiktavla och på en manöverpanel. Enlinjeschema över de tre nya 24 MW-blocken 3, 4 och kv Unit 1 & 2 66 kv Unit 3 Unit 4 Unit 5 Principer för kontrollutrustningen Kunden ställde höga krav på kontrollutrustningen för att tillåta optimal driftstyrning. Full hänsyn till detta tas av DPC-systemets maskin- och programvarukomponenter, i kombination med den mycket översiktliga människa-maskin kommunikationen. Den digitala processdatabearbetningen och styrningen av anläggningen är hierarkisk och bygger på distribuerade processtationer. Dataöverföringen sker via en höghastighetsbuss (Ethernet IEEE), som ställer data till förfogande för samtliga datorer som är anslutna till bussen 4. Kontrollutrustningen och processen övervakas automatiskt via bussen. Denna lösning medger tillförlitlig feldetektering direkt i operatörsstationerna i det centrala kontrollrummet, varför störningar kan åtgärdas mycket snabbt. Styrning och övervakning är indelad i tre nivåer för att göra systemet enklare att använda och underhålla: Central blockstyrnivå Decentral systemstyrnivå Ställdonsnivå Den höga tillförlitligheten i DPC-systemet ökas ytterligare genom den redundanta databussen MB 300. Denna består av koaxial- och fiberoptiska kablar och leder såväl till styrdatorerna för diesel-generator anläggningen maskinen som till processdatorerna i utkanten av de generella hjälpsystemen, som havsvattenpumpstationen, brännoljeberedningen och maskinhusets hjälpsystem. Databussen förbinder dessutom datorerna med relärummet, skrivar- och mosaiktavlan, manöverpanelen och informationshanteringssystemet. 380 V 30 ABB Tidning 5/1998

4 DPC-systemet har följande styr- och skyddsfunktioner, vilka även tjänar som databasfunktioner för långfristig datainsamling och framställning av trendkurvor och statstik: Insamling och realtidsbearbetning av samtliga driftdata Övervakning och styrning av de tre dieselgeneratoraggregaten Övervakning och styrning av de allmänna anläggningarna och hjälpsystemen Övervakning och styrning av det luftisolerade ställverket på 66 kv Börvärdesberedning för dieselgeneratoraggregatens automatiska startoch stopprocesser enerering av börvärden för effektoch spänningsreglering, såväl för de enskilda generatorerna som för hela kraftverket Ett av de tre dieselgeneratoraggregaten på 24 MW 3 Konfiguration av Diesel Process Control-systemet för blocken 3, 4 och 5 4 AC Decentral processdator DAT Långtidslagring (bandstation) AS Dator vid operatörsstationen VDU Bildskärm till operatörsstationen Relay room Hardcopy printer Control room To inspect system ( supplied by SEMT ) VDU VDU VDU VDU VDU Recorder panel Mosaic panel / desk Printer Printer AS 515 DAT AC 410 AC 450 MB 300 Events & alarms AS 520 AS 520 Events & alarms Transceiver Fiber optic Coaxial cable AC 450 Active star coupler AC 450 AC 450 AC 450 AC 450 AC 410 AC 450 Seawater pumping station HFO treatment plant Unit 5 Common part Machine hall Unit 4 Common part Machine hall ( Optional ) Unit 3 ABB Tidning 5/

5 tar alla processrelevanta värden, närmare bestämt: 4740 digitala ingångar (tillståndsmeddelande) 1300 digitala utgångar (kommandon och signaler) 700 analoga ingångar (mätvärden och räknarvärden) 230 analoga utgångar (indikeringar och skrivarsignaler) Systemet kan på ett enkelt sätt byggas ut så att ännu större datamängder kan bearbetas. Systemet är utrustat med avbrottsfri matning. Processbild över bränslesystemet 5 Tidssynkronisering av den totala kontrollutrustningen med långtidslagring sive operatörsstation, för driftstatistik Informationsöverföring till kundens Driftstyrning och redovisning av processen sker via två operatörsstationer med driftledningssystem Informationshanteringssystem, inklu- två VDU vardera. DPC-systemet bearbe- Skärmbild över de elektriska systemen, inklusive generatorerna 6 Uppbyggnad av DPC-systemet Det lokala systemet för de tre dieselgeneratoraggregaten består i huvudsak av följande enheter: Processdator (AC400) med central styrning och alla nödvändiga in- och utgångsmoduler ränssnitt mot Master Bus 300 I/O-gränssnitt mot processen Matning och distribution ivare för elektriska värden Synkroniseringsutrustning Enheterna är installerade i skåp av stålplåt (skyddsklass IP 42) och används inte bara för styrning och övervakning av maskinerna utan även för reglering av uteffekt och varvtal (Isochronous Load Sharing, Base Loading, Droop Mode Operation). Via styrsystemet kan börvärden ges för effekt hastighet, spänning och last genererade av de nedströms anslutna regulatorerna. Styrsystemet är så konstruerat att maskinerna kan köras med antingen varvtals- eller effektreglering. eneratoraggregaten startas, stoppas och styrs i regel från det centrala kontrollrummet. Operatören kan välja om dieselgeneratoraggregaten skall köras i manuell eller automatisk drift. Även hjälpsystemen styrs helautomatiskt, eftersom samtliga funktioner, som tryck, fyllnadsnivå etc, övervakas via analoga eller digi- 32 ABB Tidning 5/1998

6 tala sensorer. All information i kraftverket matas ut på höghastighetsbussen i realtid och står därmed till förfogande för samtliga anslutna stationer. Operatörsstationerna har följande funktioner: Systemövervakning Larm- och händelselistning Uppdatering av grafiska processbilder i realtid 5 Objektbilder 6 Trendbilder med dynamiskt uppdaterad kurvor Rapporter Säkerhetssystem för vissa operatörsingrepp med avseende på speciella systemdata och tillämpningar Nätverkskommunikation Klocksynkronisering via bussen respektive via nätverket Fönsterteknik vid uppbyggnad av bilderna Den distribuerade systemkonfigurationen kring ett centralt kontrollrum ger operatören fullständig tillgång till all processinformation och alla driftförlopp. Eftersom DPC-systemet är uppbyggt av individuella styrenheter finns det flera oberoende processavsnitt. Kraftverket kan emellertid inte bara styras via operatörsstationen i det centrala kontrollrummet, utan även via manuell manövrering från styrskåpen till generatoraggregaten och via manövertavlorna till hjälpsystemen eller ställverken. Operatörsstationerna är konstruerade i enlighet med industriell kvalitetsstandard och är inbyggda i det centrala kontrollrummets manöverpanel 7. Utformningen av kontrollrummet svarar mot moderna ergonomiska rön. Operatörsstation i kontrollrummet 7 drifterfarenheterna visar att den nya kontrollutrustningen helt och fullt uppfyller de Paul Haag Författarens adress mycket höga förväntningarna. ABB Kraftwerke A Anläggningen som helhet har påvisats Postfach uppfylla de tillförlitlighetsdata som avtalats för försöksdrift under åtta respektive Fax: +49 (0) D Mannheim tio dagar i halvkommersiell och kommersiell drift. Driftdata från mitten av paul.haag@dekwe.mail.abb.com har registrerats i enlighet med en i förväg fastställd mätmetod, där mätningarna utförts av kunden i samarbete med en oberoende inspektör. Resultatet uppfyller vad som avtalats med kunden. Drifterfarenheter Sedan slutet av 1997 matar de tre nya kraftverksblocken, utrustade med Diesel Process Control System, Rhodos lokala kraftnät. Driftsättningen och de första ABB Tidning 5/