Instalace optimalizačního opatření pro ventilátory kotle K8 ve společnosti United Energy, a.s. – Teplárna Komořany

• Foto

ÚVOD

Na podzim roku 2015 nás společnost United Energy Invest, a.s. zařadila do svého interního výběrového řízení na provedení akce Instalace optimalizačního opatření pro ventilátory kotlů K6, K8 a K10. Bohemia Müller s.r.o. v tomto výběrovém řízení uspěla a v únoru roku 2016 uzavřela se společností United Energy Invest, a.s. smlouvu o dílo na akci Instalace optimalizačního opatření pro ventilátory kotle K8 s tím, že pro kotle K6 a K10 byla poskytnuta opce.

S ohledem na relativně krátký čas určený pro zahájení realizace celého díla a investorem předaný harmonogram, kdy byly termíny vázány na plánovanou odstávku kotle K8, nás čekala po odborně-organizační stránce velká výzva. V první fázi bylo nutné zmapovat stávající stav zařízení části elektro, část řídícího systému pro řízení primárního ventilátoru M101 a ventilátoru přídavného vzduchu M141 pro kotel K8. Ačkoliv se zakázka přímo týkala pouze kotle K8, byly veškeré činnosti plánovány pro budoucí záměr investora rozšířit technickou inovaci i na ostatní kotle energetického zdroje, konkrétně K6, K7, K9 a K10.

Naši technici tedy museli zmapovat stavební dispozici prostoru pro instalaci frekvenčních měničů a napojení na navazující inženýrské sítě. Bylo nutné bezprostředně smluvně zajistit dodávky zařízení s dlouhou dodací lhůtou (VN frekvenční měnič s „by-pass“ rozvaděčem, NN frekvenční měnič a HW pro řídicí systém) a rozvrhnout postup výstavby v předem stanoveném termínu při dlouhodobě plánované odstávce kotle K8 tak, aby práce mohly proběhnout v předepsaných hlavních termínových milnících.

ÚČEL REALIZACE A PŮVODNÍ STAV

Původní myšlenkou, která iniciovala zrod a rozpohybovala celou akci, byl požadavek investora uspořit elektrickou energii vlastní spotřeby kotelní jednotky K8 při provozování největších spotřebičů, a to motorů primárního ventilátoru M101 a ventilátoru přídavného vzduchu M141. Tyto ventilátory, které vhání primární vzduch do kotle při hoření fosilního paliva, jsou nezbytně nutné pro provoz kotle standardního tepelného zdroje. 

Do té doby byla regulace průtoku vzduchu zajištěna škrcením regulačními klapkami při chodu motorů v nominálním režimu, tedy při 100% příkonu. Pro aplikaci frekvenčních měničů na těchto ventilátorech bylo nutné provést odpovídající úpravy stávajícího VN motoru pro primární tlakový ventilátor M101 a stávajícího NN motoru pro ventilátor přídavného vzduchu M141, které, vzhledem k datu výroby, nebyly připraveny pro aplikaci s frekvenčním měničem.

Celá realizace probíhala v areálu Teplárny Komořany ve dvou fázích:

• První fáze, pro kterou nebyla nutná odstávka kotle K8, zahrnovala stavební úpravy vyčleněných stávajících prostor pro místnost FM, instalaci zařízení vzduchotechniky a klimatizačních jednotek pro odvod ztrátového tepla frekvenčních měničů.
• Druhá fáze, pro kterou byla nutná odstávka kotle K8, zahrnovala samotné strojní úpravy a elektro práce na těchto ventilátorech, a současně práce na řídicím systému, který jako souběžná zakázka procházel komplexním upgradem – realizace společnosti Honeywell spol. s r.o.

Samotná stavba byla realizována uvnitř areálu Teplárny Komořany v prostorech nové místnosti frekvenčních měničů, v rozvodně VN na napěťové úrovni 6kV, rozvodně NN DC a AC, v kabelových prostorech, na kotelně, v rozvaděčích řídicího systému a v neposlední řadě na velínu kotelny a elektro velínu.

Z důvodu prostorové náročnosti pro umístění nových VN frekvenčních měničů pro kotel K8, ale i pro již zmíněnou vizi budoucích úprav na kotlích K6, K7, K9 a K10, byl investorem vyčleněn stávající již provozně nevyužívaný prostor, kde bylo v minulosti umístěno zařízení elektroodlučovačů. V rozsahu projekčních činností byla přijata opatření umožňující manipulaci se zařízením, dále pak opatření zamezující zvýšené prašnosti, která je v prostorech kotelny vždy problematickou. I přesto, že prostor po první prohlídce projektantů nabízel zdánlivě velké dispoziční možnosti, bylo složité vhodným způsobem navrhnout systém vzduchotechniky a klimatizace tak, aby docházelo k efektivnímu odvodu ztrátového tepla frekvenčních měničů.

Pro zakázku byla vypracována komplexní realizační projektová dokumentace v profesích stavební, strojní, elektro, SKŘ a slaboproudých zařízení. Součástí projekčních prací bylo i statické posouzení stávajících ocelových konstrukcí pro demontáž stávajícího VN motoru primárního ventilátoru M101, který bylo potřeba vyzdvihnout ze sníženého patra kotelny na transportní úroveň.

ZAJIŠŤOVÁNÍ DODÁVEK

Při plánování dodacích termínů dodávek zařízení naši technici zohlednili návaznost dílčích postupových milníků zakázky a byli nuceni velmi přesně termínovat především dodávku VN frekvenčního měniče tak, aby jeho dodávka proběhla až po stavebních úpravách, avšak jeho instalace neohrožovala termín zprovoznění kotle K8 po plánované odstávce. Kotel K8 je vedle dalších kotlů zdrojem páry pro turbosoustrojí instalovaná v Teplárně Komořany, která je nejen dodavatelem elektrické energie do veřejné distribuční sítě, ale i dodavatelem tepla pro města Most a Litvínov. Zprovoznění kotle K8 bylo nutné provést včetně všech testů a ukončení komplexní zkoušky do 30. 10. 2016, což byl předpokládaný termín započetí hlavní topné sezóny.

Vzhledem k velikosti investorem vyčleněných prostor pro místnost frekvenčních měničů, bylo nutné s výrobcem VN frekvenčního měniče společností Rockwell Automation s.r.o. dohodnout, aby tento VN frekvenční měnič s by-pass rozvaděčem nestandardně rozdělil na dva samostatné montážní celky. Oba celky bylo nutné propojit speciálními VN kabely a dále komunikačními kabely pro zajištění vazeb těchto dvou částí frekvenčního měniče. V jednom celku se nachází VN přívod a by-pass rozvaděč a v druhém celku je samotný frekvenční měnič POWER FLEX 7000.

REALIZACE ZAKÁZKY

Předmět díla věcně zahrnoval následující rozsah.

Stavební část

• demontáž stávajících kobek a nepotřebných ocelových konstrukcí,
• kompletní vybourání stávající podlahy až na základovou desku,
• vylití nové vyrovnávací základové desky s armováním, která byla opatřena hydroizolací,
• nové kabelové kanálky pro FM kotle K10, K8 a K6,
• sanace obvodového zdiva včetně náhrady původní luxferové výplně plným zdivem,
• osazení nových vstupních dveří v protipožárním provedení,
• instalace kompletního nového LED osvětlení a nouzového osvětlení,
• provedení nové elektroinstalace v celém prostoru,
• demontáž původní a montáž nové EPS včetně napojení na pult EPS v HZS,
• zajištění vazby EPS na technologický řídicí systém společných provozů,
• instalaci klimatizace a vzduchotechniky včetně ovládací automatiky,
• úpravu stávajících základů pro motor tlakového ventilátoru M101,
• úpravu stávajících základů pro motor ventilátoru přídavného vzduchu M141,
• jádrové vrtání pro potřeby nových NN a VN kabelů.

Část elektro
Požadavek investora byl takový, aby VN motor pro tlakový ventilátor a NN motor pro ventilátor přídavného vzduchu bylo možné provozovat nejen s frekvenčním měničem, ale v případě poruchy frekvenčního měniče i přímo ze sítě. VN frekvenční měnič byl zvolen POWER FLEX 7000 od společnosti Rockwell Automation s.r.o. Tento nový měnič umožňuje ve zvolené konfiguraci tři provozní stavy. Jedná se o systém FM (řízení otáček), systém by-pass (bez řízení otáček) a systém DOL (přímé provozování ze sítě bez FM). Všechny stavy z FM jsou zavedeny do technologického řídicího systému Honeywell.

Komunikace s VN frekvenčním měničem a NN frekvenčním měničem do řídicího systému je realizována protokolem PROFIBUS. FM pro M101 je možné provozovat dálkově z technologického řídicího systému, nebo z místa prostřednictvím ovládacího panelu umístěného na dveřích frekvenčního měniče. Dalšími požadavky investora na VN frekvenční měnič pro tlakový ventilátor M101 byly mimo jiné celková účinnost na hodnotě minimálně 96 %; bezvýpadkový provoz zařízení v rozsahu 85 až 110 % Un; automatické najetí zařízení při výpadku napájení v délce trvání do dvou sekund; podíl vyšších harmonických do 5 % THDI a do 4 % THDU.

Vzhledem k tomu, že motor M101 je nově řízen FM a provozovatelem byla žádána funkce letmého startu, bylo pro snímání skutečných otáček motoru nutné instalovat enkodér. Nový NN frekvenční měnič pro motor M141 je možné provozovat rovněž v obou režimech, tedy dálkově z technologického řídicího systému, nebo z místa prostřednictvím ovládacího panelu umístěném na FM. Tento nový NN FM umožňuje dva provozní stavy. Jedná se o režim FM (řízení otáček) a režim provozu na by-pass (bez řízení otáček). Stavové hodnoty z tohoto NN FM jsou zavedeny do technologického systému Honeywell.

• repase stávajícího motoru M101/1300kW a motoru M141/132kW,
• dodávka a montáž nových spojek pro motor M101 a M141,
• úprava zapojení ovládací části VN pole napájecí rozvodny 6kV,
• úprava nastavení stávající ochrany ve VN poli napájecí rozvodny 6kV,
• úprava energetického řídícího systému MicroSCADA,
• úprava zapojení NN rozvaděče, z kterého je napájen frekvenční měnič pro motor M141,
• úprava stávajícího rozvaděče, z kterého je napájeno ovládací DC napětí pro FM,
• úprava stávajícího rozvaděče, z kterého je napájeno ovládací AC napětí pro FM,
• dodávka a montáž nového rozvaděče NN pro napájení vlastní spotřeby FM,
• dodávka a montáž nového rozvaděče s NN frekvenčním měničem pro M141,
• instalace měření teploty vinutí a ložisek na motoru M101 a M141,
• instalace měření vibrací na motoru M101 a M141,
• instalace kompletní kabeláže pro potřeby obou motorů a souvisejícího zařízení,
• dodávka a montáž kabelů pro vazbu na ŘS,
• dodávka a montáž nových kabelových tras,
• zhotovení a opravy protipožárních přepážek,
• zpracování revizní zprávy,
• zpracování místního provozní předpisu.

Část SKŘ

• dodávka a montáž odpovídající části HW technologického ŘS Honeywell,
• tvorba algoritmů a úprava SW pro řízení motoru M101 a M141,
• provedení vizualizace technologického ŘS,
• zpracování zprávy o funkčnosti ŘS,
• zpracování operátorské příručky pro ŘS.

DOKUMENTACE A KONTROLY

Před zahájením realizačních činností na zakázce je obecně potřeba v dostatečném předstihu zpracovat detailní harmonogram všech fází zakázky, aby jednotlivé činnosti na sebe navazovaly. Tyto podklady jsou standardně předkládány straně investora a provozovatele, který jej po projednání uvolňuje.

Veškeré dodávky a činnosti na stavbě jsou kontrolovány dle schváleného Plánu kontrol a zkoušek, ze kterého vyplývají např. vstupní přejímky hlavního materiálu na stavbě za účasti pracovníků investora. Dále jsou prováděny kontroly v průběhu stavebních úprav a montáže, zkoušky a měření (napěťové zkoušky, měření izolačního stavu, měření impedance poruchové smyčky), revize a uvádění do provozu.

Před uvedením zařízení do trvalého zkušebního provozu bylo nutné provést důkladně individuální zkoušky, dále komplexní zkoušky v délce 72 hodin, kdy se testovaly všechny provozní stavy. Na základě úspěšného ukončení komplexních zkoušek bylo možné zařízení uvést do zkušebního provozu. V případě jakýchkoli potíží při komplexních zkouškách, nebo jejich přerušení, je nutné tyto komplexní zkoušky v délce 72 hodin opakovat.

Po celou dobu výstavby bylo nutné průběžně evidovat dokumentaci skutečného provedení tzv. „v tužce“ a kromě předání klasické průvodní dokumentace (prohlášení o shodě, osvědčení, technické listy aj.), vyplňovat jednotlivé protokoly z průběhu montáže a jednotlivých zkoušek.

Včasný začátek hlavní topné sezóny pro města Most a Litvínov byl závislý rovněž na včasném dokončení realizace zakázky. Bylo tedy nutné, více než kdy jindy, věnovat úsilí pečlivé technickoorganizační přípravě a koordinaci výstavby.

ZÁVĚR

Veškeré výše uvedené výkony a činnosti byly realizovány v dohodnutých termínech za respektování všech technických požadavků objednatele a investora. Dílo bylo uvedeno do provozu k plné spokojenosti našeho smluvního partnera a samozřejmě i provozovatele. Výsledkem je funkční, moderní a spolehlivé dílo.

Po vyhodnocení tříměsíčního provozu investor ověřil, že instalací frekvenčních měničů představuje celková úspora elektrické energie v případě pohonu M141 hodnoty 35 %. V případě motoru M101 je však úspora ještě vyšší, a to 45 %. Dlouhodobá analýza spotřebované elektrické energie na kotli K8 jistě přinese v blízké budoucnosti zajímavé výsledky.

Installation of optimization measures for the fans of boiler K8 in United Energy – Komořany heating plant
During 2016, Bohemia Müller carried out investment project no. 787 called “Installation of optimization measures for the fans of boiler K8 in the Komořany heating plant” as the general contractor for United Energy Invest. The order was completed as a “turnkey” project.

Autor

• Studnička Petr