Aktuální vydání

celé číslo

07

2020

Řízení distribučních soustav a chytrá města

Měření a monitorování prostředí v budovách a venkovním prostředí

celé číslo

Čerpací stanice Stranná

číslo 8-9/2002

Čerpací stanice Stranná

Čerpací stanice (ČS) Stranná slouží k napájení Průmyslového vodovodu Nechranice (PVN) vodou z řeky Ohře. PVN zásobuje užitkovou vodou průmyslové a zemědělské podniky Chomutovska a Mostecka. V době vzniku (první etapa 1965 až 1970, druhá etapa 1977 až 1983) se počítalo s větší spotřebou vody, než je současná skutečnost. Nedokonalá regulace čerpací stanice způsobovala její nehospodárný provoz. V některých případech, kdy byla malá spotřeba vody, bylo dokonce nutné vodu přečerpanou do přelivných nádrží vypouštět zpět do řeky Ohře. Energie spotřebovaná na přečerpání vody tak přišla zcela vniveč. Povodí Ohře proto přistoupilo k modernizaci čerpací stanice, redukci počtu čerpadel a instalaci pohonů s měniči frekvence.

Obr. 1.

Současné řešení čerpací stanice je koncipováno tak, aby mohla pracovat jako bezobslužná. Odpolední a noční provoz i provoz ve dnech pracovního klidu jsou dozorovány z velínu hydrocentrály Nechranice. Tomu je přizpůsobeno řešení řídicího systému i zabezpečení objektu čerpací stanice elektronickým zabezpečovacím systémem a kamerovým systémem.

Projekt modernizace Čerpací stanice Stranná byl zahájen 1. 3. 2001. Zařízení bylo předáno do zkušebního provozu 18. 12. 2001. Zkušební provoz byl úspěšně ukončen 30. 6. 2002.

Vodní cesta
Čerpaná voda je dvěma nezávislými výtlačnými řady vytlačována do výšky přibližně 110 m do dvou vzájemně propojených zásobníků – tzv. přelivných objektů. Z nich odtéká dvěma nezávislými řady PVN (Js 1200) samospádem k jednotlivým odběratelům. Koncové místo PVN (tzv. výustný objekt) se nachází ve vzdálenosti 18 km od přelivných objektů v blízkosti teplárny a úpravny uhlí Komořany.

Po celé trase PVN je rozmístěno několik odběrných stanic, vybavených uzavíracími armaturami a snímači provozních hodnot, které jsou zobrazovány na monitoru řídicího systému čerpací stanice.

Technologie ČS Stranná se skládá ze dvou symetrických částí strojní technologie, větví V1 a V2 (obr. 1), přičemž každá tato větev se vyznačuje:

  • společným bazénem hrubých česlí, vybaveným dvojicí čisticích strojů,

  • samostatným bazénem jemných česlí pro každé čerpadlo, odděleným od bazénu hrubých česlí dvojicí kanálových šoupat (zvaných též čočkové uzávěry),

  • jedním velkým a jedním malým čerpadlem, z nichž každé odebírá vodu z vlastního bazénu jemných česlí a je napájeno z jednoho z měničů frekvence (FM1, FM2),

  • společným výtlakem do jednoho ze dvou výtlačných řadů; oba řady mohou být propojeny pomocí příčného potrubí a uzávěru o Js 800; těmito výtlačnými řady je čerpaná voda dopravována do přelivných objektů, umístěných na kopci nad čerpací stanicí

Obr. 2. Obr. 3. Obr. 5.

Řídicí systém je připojen k celé rekonstruované části, tj. k čerpacím soustrojím č. 12, 13, 14 a 15 a ke všem s nimi souvisejícím zařízením – od tabulových uzávěrů až po vstup do výtlačného řadu V1, popř. V2 (Js 1000) v komoře uzávěrů. Řídicí systém zobrazuje stav na celé trase PVN. Je vybaven dvěma samostatnými pracovišti, z nichž jedno (hlavní) je umístěno v dozorně ČS Stranná a druhé (podružné) v dozorně hydrocentrály Nechranice. Obr. 4. Na obou pracovištích je synchronně zobrazován celý provozní stav soustavy ČS a PVN, přičemž jedno z obou uvedených pracovišť má postavení řídicího pracoviště, druhé je ve stejnou dobu v postavení monitorovacího pracoviště. Přidělený status postavení pracoviště je současně vizualizován na obou obrazovkách systému.

Čerpací soustrojí
Čerpací soustrojí jsou čtyři s původními motory s napájecím napětím 6 kV. Soustrojí 13 a 14 jsou větší, s čerpaným množstvím 600 až 1 000 l/s, menší soustrojí 12 a 15 mohou čerpat 300 až 600 l/s. Vždy dvojice čerpadel je napájena z jednoho měniče (obr. 7).

Ze čtyř čerpadel tedy mohou vždy pracovat jen dvě. Druhá dvojice čerpadel představuje 100% zálohu. Pomocí spojky výtlačných řádů lze docílit různých kombinací uspořádání vodní cesty. Obdobně lze pomocí podélných spojek v rozvodnách R110 a R6 dosáhnout různých kombinací elektrických cest pro napájení soustrojí.

Obr. 6.

Rozvodna a měniče frekvence
Stávající rozvodna 6,3 kV byla v rámci rekonstrukce nahrazena novou rozvodnou – typ ABB SR 7,2 kV. Z této nové rozvodny jsou napájeny dva vysokonapěťové měniče frekvence s transformátory. Další dva vývody jsou určeny pro dva transformátory napájení vlastní spotřeby čerpací stanice.

Technické řešení systému regulace otáček čerpadel je založeno na aplikaci vysokonapěťových měničů frekvence ACS1000. Tyto měniče zajišťují napájení poháněcích elektromotorů o příkonu až 1 600 kW pomocí pulsně šířkové modulace usměrněného vysokého napětí. Vlastní řízení měniče využívá technologii přímého řízení momentu (DTC; regulovanou veličinou je přímo moment na hřídeli motoru).

Měniče mají odpovídající výkon s příslušnou rezervou a produkují velmi kvalitní průběhy výstupních veličin. Napětí i proud jsou sinusové a měnič pracuje s účiníkem 0,98, takže dosavadní kompenzační baterie mohla být bez náhrady odstraněna.

Vypočtená účinnost celé sestavy systému (stávající motor – měnič frekvence ACS1000 – vstupní izolační transformátor) dosahuje hodnoty 93,5 % při plné zátěži a nominálních otáčkách.

Obr. 7.

Řízení
ČS Stranná je vybavena technickými prostředky, které umožňují řídit množství čerpané vody tak, aby ekonomie provozu byla optimální, tj.:

  • bylo čerpáno jen takové množství vody, které je v systému PVN skutečně třeba (nebylo nutné přebytek bez užitku vracet zpět do řeky Ohře),

  • nedocházelo k akutnímu nedostatku vody, který by bylo nutné řešit mimořádnými prostředky (neekonomickým provozem instalovaných zařízení).

Řídicí systém je instalován v dozorně ČS. V běžných podmínkách pracuje automaticky. Jsou-li k tomu zvláštní provozní důvody, lze ČS řídit i manuálně, a to s podporou zejména kontrolních funkcí řídicího systému – tzv. dálkové ruční řízení. Pouze jako přechodné řešení lze dočasně akceptovat řízení ČS z místa instalace jednotlivých zařízení – tzv. místní ruční řízení.

Režim automatického řízení ČS má k dispozici informace o stavu hladiny v přelivných objektech, na jejichž základě spouští, reguluje a odstavuje jednotlivá čerpací soustrojí. Obdobně se řídí i podle:

  • povolené hodnoty čtvrhodinového maxima činného příkonu, odebíraného ze sítě 110 kV,

  • trendu nárůstu skutečného čtvrhodinového maxima činného příkonu, odebíraného ze sítě 110 kV.

[Čerpací stanice Stranná. Success Stories, ABB, 5/2002.]

(Bk)



Rozhovor

Několik slov o celém projektu a o změnách u firmy ABB nám řekl pan Radomír Procházka, Marketing & Business Development Manager z divize Industries firmy ABB.

Obr. 1.

Pane Procházko, organizační struktura firmy ABB v České republice se změnila. Můžete nám říci jak a proč?
Změny, které v ABB Česká republika probíhají jsou plně v souladu s celosvětovými transformačními procesy ABB. Tedy i společnost ABB s. r. o. v České republice má novou organizační strukturu. Skládá se nyní z pěti divizí. Dvě z nich nazýváme koncové – jsou to divize Industries a Utilities. Dvě jsou produktové: Power Technology Products a Automation Technology Products. Relativně samostatně stojí pátá divize - Oil, Gas and Petrochemicals (ABB Lummus Global), ačkoliv i tato divize je svou podstatou a zaměřením koncovou divizí.

Co znamenají pojmy koncová divize a produktová divize?
Koncová divize je jednoduše řečeno ta divize, která se obrací přímo ke koncovým zákazníkům a dodává jim nikoliv pouze jednotlivé a samostatné produkty, ale celá komplexní řešení. Produktové divize se obracejí ke konečným zákazníkům přímo jen výjimečně – jejich hlavním posláním je dodávat produkty koncovým divizím a firmám, které jsou integrátory nebo distributory produktů ABB – tzv. external channel partners.

Vraťme se k otázce, proč přistoupila firma ABB k této změně.
Transformační proces, který u ABB probíhá, je aktivní reakcí na změnu požadavků našich zákazníků. Cítíme stále silněji, že zákazník v současnosti nepožaduje jen určité produkty nebo systémy, ale chce, aby mu dodavatel dodal ucelené komplexní řešení: nejen produkty, ale i projekt, technické a ekonomické expertizy, inženýrské práce a další služby. Výjimkou není ani podíl na finančním zajištění projektu. Změna organizační struktury společnosti ABB spolu s novým zákaznicky orientovaným přístupem nám umožní těmto požadavkům lépe vyhovět: zákazník se nemusí obracet na různé divize firmy ABB, ale na konkrétního odborníka – nominovaného reprezentanta, který s ním komunikuje.

Tento odborník tedy dokáže odpovědět na každou zákazníkovu otázku?
V podstatě ano; ale samozřejmě ne hned a ne sám. Odborníci ABB sice procházejí neustálým školením, aby drželi krok s vývojem nové techniky, ale nikdo nemůže vědět všechno. ABB působí v mnoha oblastech průmyslu: v energetice, průmyslu stavebních hmot, metalurgii, chemii, petrochemii, potravinářství, farmacii, papírenském průmyslu, těžebním průmyslu i automobilovém průmyslu. Mít detailní znalosti o aplikovaných produktech, zařízeních a řešeních specifických pro každý z těchto oborů není v silách jednoho člověka. Kolem odpovědného pracovníka se vytvoří tým spolupracovníků, kteří si rozdělí úkoly a kompetence. K tomu mohou využívat nejen svých znalostí a zkušeností, ale znalostí a zkušeností sdílených v rámci celé firmy ABB po celém světě např. prostřednictvím tzv. Centres of Excellence. Systém sdílení zkušeností a otevřené informační toky považujeme za velkou konkurenční výhodu firmy ABB.

Shrnutí – firma ABB přešla na tzv. account management. V kostce to znamená, že jednotliví pracovníci – account managers – jsou partnery určitých zákazníků. Kolem těchto manažerů se tvoří pracovní týmy pracující na jednotlivých projektech.

A co účast zákazníků v těchto pracovních týmech?
Specialisté zákazníků se projektu samozřejmě účastní, bez nich by se úspěšná realizace žádného automatizačního řešení neobešla. Jejich úloha je ovšem trochu jiná než dříve: nemusí být odborníky na automatizační techniku, nemusí sami podrobně specifikovat, jaké produkty k řešení potřebují. Musí dát našim pracovníkům detailní informace o tom, co od projektu požadují, a musí tvořit kvalifikovanou zpětnou vazbu, jak jsou v průběhu projektu jejich požadavky plněny.

Tak to probíhalo i v případě modernizace Čerpací stanice Stranná. Zákazník, Povodí Ohře, a. s., měl určitou představu o tom, co od modernizace požaduje, i o tom, jak ji realizovat. Odborníci z ABB však navrhli poněkud jiné řešení, přesvědčili zákazníka expertizou a předkalkulací, že je to řešení výhodné, a vytvořili tým, který na projektu pracoval.

Která divize projekt realizovala?
Projekt modernizace ČS Stranná je příkladem již zmíněného account managementu a dokladem spolupráce všech divizí ABB. Vedoucím projektu byl pan J. Čížek z divize Utilities, obchodní zajištění měl na starosti pan P. Beyr z divize Industries. Divize Industries zajišťovala inženýrink a řízení pohonů, divize Utilities se také podílela na inženýrinku a byla dodavatelem vysokonapěťových ochran. Sdílení inženýrinku divizí Industries a Utilities není ovšem pouze specifikem tohoto projektu: zde má ABB tým přibližně 150 odborníků, kteří se inženýrinkem zabývají, toto oddělení je kapacitně společné pro obě divize. Na projektu se dále podílely i divize Power Technology Products (rozvodna 6 kV) a Automation Technology Products (rozvodny nízkého napětí). Rekonstrukci motorů zajišťovala firma ABB s. r. o. Service Ostrava.

Čeho si na tomto projektu nejvíce ceníte?
V první řadě potvrzení schopnosti ABB dodat zákazníkovi ucelené řešení podle jeho přání, a to od prvotních expertiz až po uvedení do provozu a samozřejmě následného servisu. ABB zde úspěšně spolupracovala i s dalšími firmami, které byly pro realizaci jednotlivých prací vybrány. Například řídicí systém je od firmy SAT (firma Povodí Ohře tento řídicí systém používá i v jiné komunikačně související části vodního díla – přehradní nádrži Nechranice), což je příklad úspěšné integrace zařízení třetích stran do společného projektu.

Zde, v projektu Stranná, sice nebyla přímo použita koncepce ABB – Industrial IT, ale řešení vychází z jejích principů. Především jde o důsledné respektování podmínky kompatibility všech použitých zařízení.

Projekt je zajímavý i z hlediska produktového. Dodané vysokonapěťové měniče frekvence ACS1000 představují světovou špičku. V České republice jsou zatím tři aplikace těchto zařízení: v Nové Huti Ostrava, v čerpací stanici v Káraném, která patří do soustavy děl Pražských vodovodů a kanalizací, a nyní v čerpací stanici Stranná.

Jak celý projekt hodnotíte?
Pro nás je především důležitá spokojenost zákazníka. Dle vyjádření vedení POH bylo ve zkušebním provozu ověřeno, že celkové úspory díky realizaci tohoto projektu jsou výrazné, téměř 50%. Pro nás je tedy celá akce velmi dobrou referencí a důkazem kvalitní spolupráce nejen jednotlivých divizí ABB, ale i všech ostatních firem, které na projektu participovaly. Proto bych chtěl poděkovat jak firmě Povodí Ohře, že nám umožnila tento projekt realizovat, ale i všem spolupracovníkům, nejen z firmy ABB, kteří se na projektu podíleli.

Děkuji a rozhovor.

(Bk)

ABB s. r. o.
Sokolovská 84-86
186 00 Praha 8
tel.: 02/22 83 21 11
fax: 02/22 83 21 10
http://www.abb.com/cz

Inzerce zpět