ЕНЕРГИЯ - Списание за оборудване, технологии и инженеринггодина VII, брой 1, 2015

Малки ВЕЦ

Обновяване и модернизация

Малки ВЕЦ

Разходите за поддръжка и експлоатация на малка водноелектрическа централа (ВЕЦ) са сравнително ниски, в сравнение с другите и това я прави по-конкурентен източник на възобновяема енергия. Създаването на ВЕЦ е сложен, продължителен процес с голям брой неясноти.
Най-често срещаните фактори, които влияят върху вземането на решения за устойчиво решение са технически, икономически, екологични и социални. Проектите за малки водни централи са много по-изгодни в сравнение с конвенционалните средни или големи хидроенергийни проекти. Признатият в цял свят метод, включващ ремонт, модернизация, увеличаване на мощността и живота (RMU&LE), е доказано икономически ефективен и се използва за подобряване на ефективността и надеждността на стари хидроцентрали.


Малките ВЕЦ се очертават като решение за устойчив, зелен, благоприятен за околната среда и в дългосрочен план, икономически ефективен източник на възобновяема енергия. Затова и оптимизирането на производството на енергия от съществуващите мощности е от първостепенно значение. Проектирането и инсталирането на нова ВЕЦ включва много по-големи инвестиции и по-дълъг период на възвращаемост. С оглед на голямото количество инвестиции, необходими за инсталиране на допълнителна мощност, оптимизацията на производството на съществуващите ВЕЦ чрез ремонт, модернизация, увеличаване на мощността и живота (RMU&LE) се счита за по-добрият вариант, който може да се реализира при много по-ниска цена и за по-кратко време. Полезният живот на инсталацията също се увеличава. Целта на оптимизацията е да се получи максимална глобална ефективност на малки ВЕЦ чрез оптималното разпределение на мощността между наличните агрегати. Разпределянето на натоварването между наличните агрегати се променя по периодичен начин в съответствие с измененията на измерваните параметри, които биха могли да бъдат ефективност, поток или напор и други.

Проблемите, свързани с ново одобрение за ВЕЦ, включва различни въпроси за нормативни разрешителни (технико-икономическо одобрение, утвърждаване на съоръженията, одобрение за околната среда и т. н.); различни рискове (геоложки, социално-политически и т. н.), проблеми с финансирането и други. Следователно, в настоящия сценарий на ограничение на ресурсите RMU&LE на ВЕЦ е считан за един от най-добрите варианти, тъй като той е икономически ефективен и по-бърз. RMU&LE е призната в цял свят като една добре доказана оптимална и ценово ефективна техника за подобряване на производителността, ефективността и надеждността на стари ВЕЦ. Изходната мощност, ефективността и надеждността на агрегатите може да се увеличи с подмяна на стари или повредени компоненти, чрез повторно проектиране или механично подобряване, с електрически или строителен проект. Този метод предполага по-малко проблеми с околната среда, по-малко технологични, икономически и социално-политически въпроси, по-малко рискове и т. н. спрямо нов проект на ВЕЦ.

Експлоатационен период на малките ВЕЦ
Веднъж построени, малките водноелектрически централи изискват незначителна поддръжка в продължение на полезния им живот, което може да бъде доста над 35 до 50 години. Стандартният живот на по-голямата част от оборудването не може да бъде повече от няколко години. Чрез правилна рутинна и капитала поддръжка обаче той може да се увеличи до 30-50 години. Стойността за пълна замяна на инсталацията с нова ВЕЦ е много висока. Постоянните подобрения в проекта са също привлекателни. След използване на машината в продължение на 25 до 30 години, е технико-икономически осъществимо да се получи по-висока мощност и ефективност чрез някои малки или големи промени. RMU&LE се прави преди пълната подмяна на машината. Някои части на машината, като основните отлети изделия, стълбове, шахти, сервомотори, клапани, стоманени вградени части, лагери и др. имат много дълъг живот в сравнение с части като АВР, намотките на статора и ротора, системата за възбуждане и т. н. Затова, вместо пълна подмяна, за по-евтин вариант се счита ремонта на тези части, които са амортизирани или създават чести проблеми. Въпреки това при вземането на решения за ремонти и подмяна на части, е необходимо да бъде взето предвид и времето за престой. Понякога повредата на основен компонент става непосредствена причина за започване на ремонтни дейности.

Производителността на генериращите блокове трябва да бъде водещият фактор при избор на дейности по обновяване и ремонт (R&M), а не в периода на тяхната експлоатация. Трябва да се имат предвид следните аспекти/изисквания при избор на необходимите R&M дейности. Да бъдат идентифицирани дейности, обхващащи основната техника т. е. турбина, генератор, регулатор и други инсталации и оборудване, необходими за ефективно и устойчиво производство на хидрогрупата. Дейности, които имат пряко въздействие върху подобряване на производството на електроенергия, ефективност, поддържане на машините и др. да бъдат възложени с по-висок приоритет. Дейности, които повишават мощността заради пренавиване на намотките с изолация клас F и подобряване на профила на работно колело. При големи наноси от тиня трябва да се приложат усъвършенствани техники като плазмено покритие частите на турбината под вода, разработване и използване на нови материали. Инсталиране на охладителна система тип затворен кръг за по ефективно охлаждане. Дейности, които включват подмяна на техническо оборудване, като например електронен регулатор на турбината, статична възбудителна система, микропроцесорни защити, високоскоростни статични релета, устройства за онлайн мониторинг. Проверка на водопровеждащата система дали може да увеличи изпускането/напора, а оттам пиковата мощност и допълнително производство на ВЕЦ.

Оценка на остатъчния живот на малките ВЕЦ
Изследвания за оценка на остатъчния живот (RLA) могат да се извършват така, че да има на разположение по-реалистична картина по отношение на остатъчния живот/състоянието на оборудването, системите и подсистемите на цялата централа.

За целите на проучванията на RLA, целия проект се разделя на четири основни категории. Категория I включва водните турбини, генераторите, вентили, турбинни регулатори, система за възбуждане, съоръжения и спомагателното оборудване на ВЕЦ. В категория II са включени основните силови трансформатори и ОРУ оборудване. Хидро-механичното оборудване, като саваци, решетка за боклук и работни механизми на саваците са част от категория III, а в последната категория IV са включени конструктивните елементи и компоненти, а именно язовири, водовземане, водопреносна система, сграда на ВЕЦ, фундаменти и т. н.

Стратегията на RMU&LE програмата е да се определят оптималните работи за удължаване на експлоатационния срок така, че да се постигне възстановяване и увеличаване на средната производителност на инсталацията, надеждност, достъпност, безопасност на работа, удължаване на живота с още 20-25 години и определяне на потенциала за увеличаване на капацитета на агрегатите/инсталацията като цяло. Обхватът на R&M дейностите и програмата за удължаване на живота по отношение на производствените агрегати, които са навършили повече от 30 години служба, трябва да се направят на базата на RLA проучванията. Увеличаването на мощността, ако това е възможно, може да се комбинира заедно с програмата за удължаване на живота. Трябва да има RLA проучвания, провеждани чрез компетентните доставчици и подробния доклад за проекта (DPR) да бъде изготвен въз основа на констатациите от тези проучванията. Преди да се предприемат работи по увеличаване на мощността, е необходимо също да се направят проучвания. Не трябва да се допуска добавяне/изтриване на R & M дейности от тези, включени в. Разпределение на средствата трябва да бъде основано на дейностите и изпълнението на проекта. Приключване на дейностите, както и производителността на оборудването след R & M следва да бъде гарантирано чрез строги клаузи.

Обновяване
Нормалният живот на ВЕЦ е от 30 до 40 години, след което може да има чести аварии, които могат да направят поддържането трудно и експлоатацията нерентабилна. Освен това, производството на електрическа енергия може да се намали драстично и по този начин изхвърлянето на водата може да бъде частично или със значителни загуби. В такива случаи, полезния живот на централата може да бъде удължен чрез обновяване, което може да включва ремонт на износени и повредени компоненти или по-често тяхната смяна. Когато обновяването изисква подмяна на компонент или система на централата, се предоставя възможност да бъде приложена модернизация по отношение на този компонент/система с цел повишаване на ефективността. На този етап трябва да се разглежда и възможността за увеличаване на номиналната мощност или капацитета на централата. Накратко обновяването има за цел удължаване на живота, модернизацията е насочена към повишаване на производителността, а повишаването на мощността е насочена към увеличаване на капацитета на станцията.

Обновяването може да се извършва чрез ремонт на износени и повредени компоненти или чрез тяхната замяна. Изборът трябва да вземе предвид оценката за остатъчния живот на компонента, степента, в която неговия полезен живот може да се удължи с ремонт, времето за изключване, необходимо за ремонта и замяната, полезния живот на новия (заменения) компонент, и разликата между разходите за ремонт и подмяна. В много случаи, ремонтът може да не е възможен или може да е по-скъп, отколкото подмяната. Нещо повече, подмяната предлага възможност да се използват най-новите материали, дизайни и технологии. Преди да се предприеме всеки капитален ремонт, трябва да се направи подробно изучване на работата и състоянието на различните компоненти и системи в централата. Изучването трябва да включва подробно обследване, критично ревизиране и обстойно научно изследване.

Модернизация
Някои компоненти на централа биха надживели полезния си живот, но тяхната технология или дизайн ще са остарели, или тяхната производителност ще се е понижила значително. Тези компоненти са подходящи за подмяна с компоненти произведени с най-новите материали, дизайн и технологии. Например механичният регулатор следва да бъде заменен с цифров електронен регулатор на турбината, електродинамичния (въртящ се) възбудител с безчетков или статична възбудителна система, електромеханични релета с микропроцесорни цифрови релейни или цифрови релета за управление, електронни електромери, стрелковите измервателни уреди с цифрови комбинирани мултиметри.

Такива замени са не само лесно достъпни, но те също така ще дадат по-добри резултати и намалена поддръжка в сравнение с оригиналните видове. Въвеждането на системи за автоматизация и нови функции / концепции в електроцентралата могат да подобрят работата на инсталацията, като се намалят закъсненията при пускането на блоковете, елиминирането на човешките грешки и т. н., позволяващи работа на генериращите блокове с намалени граници на безопасност. Например, PLC автоматика трябва да замени ръчното управление на турбини и генератори. Ръчният режим на входния савак трябва да се промени, за да е възможно автоматизирано и дистанционно управление. Може да се включи компютърно наблюдение, контрол и събиране на данни (SCADA). Дори може да се обмисли дистанционно управление на каскада от ВЕЦ.