Firma Nam Theun 2 Power Company Limited prowadzi wielką elektrownię wodną w Laosie, w której cztery turbiny generują łącznie około 1000 MW energii elektrycznej. Każda turbina stanowi kluczowy element procesu wytwarzania energii i musi być zabezpieczona przed niebezpiecznymi warunkami pracy, takimi jak nadmierna prędkość obrotowa.
System wykrywania nadmiernej prędkości pełni funkcję dedykowanej warstwy bezpieczeństwa w obrębie urządzeń wirujących. Nieustannie monitoruje prędkość obrotową i uruchamia wyłączenie w przypadku przekroczenia z góry określonych limitów, zapobiegając uszkodzeniom mechanicznym i sytuacjom zagrażającym bezpieczeństwu.
Wyzwanie: wymiana systemu wykrywania nadmiernej prędkości Jaquet T401
Dotychczasowy system wykrywania nadmiernej prędkości w elektrowni opierał się na platformie Jaquet T401. Z biegiem czasu system stał się przestarzały, co coraz bardziej utrudniało jego konserwację i diagnostykę. Dostępność części zamiennych oraz elastyczność systemu były ograniczone, co zmniejszało możliwość dostosowania go do aktualnych wymagań eksploatacyjnych.
Złożoność projektu wzrosła ze względu na konfigurację elektrowni. Każda z czterech turbin wymagała własnego, niezależnego systemu zabezpieczenia przed nadmierną prędkością z strukturą głosowania 2oo3. Tego typu konfiguracja opiera się na trzech niezależnych kanałach pomiarowych, aby zapewnić niezawodne wykrywanie i bezpieczne wyłączenie.
Oprócz wyzwań technicznych wymiana musiała zostać przeprowadzona bez zakłócania bieżącej pracy elektrowni. Nowy system musiał zostać zintegrowany z istniejącymi środowiskami SCADA i EWS, przy jednoczesnym zachowaniu pełnej widoczności alarmów, sygnałów wyłączeniowych i stanu systemu.
Rozwiązanie: zastosowanie systemu SpeedSys® 200 do ochrony turbin przed nadmierną prędkością
Firma TriSystems zaprojektowała i dostarczyła nową szafę sterowniczą systemu wykrywania nadmiernej prędkości, która zastąpiła dotychczasową instalację. Rozwiązanie opierało się na systemie wykrywania nadmiernej prędkości SpeedSys® 200, a firma Istec zapewniła sprzęt oraz wsparcie techniczne podczas realizacji projektu.
Dla każdej turbiny wdrożono dedykowaną strukturę głosowania 2oo3 z wykorzystaniem trzech niezależnych modułów SpeedSys® 200. Łącznie w czterech turbinach zainstalowano dwanaście modułów. Taka konfiguracja gwarantuje, że wyłączenie z powodu nadmiernej prędkości zostanie zainicjowane tylko wtedy, gdy co najmniej dwa z trzech kanałów wykryją zdarzenie nadmiernej prędkości, zapewniając niezawodny i odporny na awarie mechanizm zabezpieczający.
Modułowa konstrukcja systemu SpeedSys® pozwala na tworzenie skalowalnych architektur systemowych i umożliwia modernizację przy minimalnym wpływie na istniejącą infrastrukturę. Dzięki temu system można zintegrować z istniejącą infrastrukturą bez konieczności wprowadzania większych modyfikacji, zachowując jednocześnie kompatybilność z różnymi typami czujników i systemami sterowania.
Realizacja projektu modernizacji systemu ODS w instalacji z wieloma turbinami
Projekt został zrealizowany przez firmę TriSystems, która była odpowiedzialna za projektowanie, montaż, konfigurację i uruchomienie nowych paneli systemu ODS. Firma Istec wspierała projekt poprzez dostawę modułów SpeedSys® 200 oraz doradztwo techniczne podczas projektowania i walidacji systemu.
Podczas instalacji każdy układ turbiny został skonfigurowany indywidualnie, w tym logika głosowania, przetwarzanie sygnałów oraz wyjścia wyłączające. Układy zostały zintegrowane z istniejącym środowiskiem SCADA i EWS w celu zapewnienia pełnej widoczności i kontroli operacyjnej.
Walidację systemu przeprowadzono w ramach ustrukturyzowanego procesu testów odbiorczych na miejscu. Symulowano warunki nadmiernej prędkości w celu zweryfikowania działania logiki wykrywania oraz prawidłowego uruchamiania sygnałów wyłączenia turbiny. Takie testy oparte na symulacjach mają zasadnicze znaczenie, ponieważ umożliwiają pełną weryfikację systemu bez narażania turbiny na rzeczywiste warunki nadmiernej prędkości.
Kluczowe wyniki
- Projektowanie i dostawa nowych paneli ODS dla czterech turbin
- Dostawa dwunastu modułów SpeedSys® 200
- Wdrożenie czterech niezależnych struktur głosowania typu 2oo3
- Integracja z istniejącymi systemami SCADA i EWS
- Konfiguracja, testowanie i uruchomienie całego systemu
Wyniki modernizacji systemu wykrywania nadmiernej prędkości
Po uruchomieniu nowy system wykrywania nadmiernej prędkości działa w pełni we wszystkich czterech turbinach. Każda turbina jest obecnie wyposażona w niezależny i spójny system zabezpieczeń oparty na znormalizowanej architekturze.
Przeprowadzono z powodzeniem testy odbiorcze na miejscu, które potwierdziły dokładność wykrywania prędkości oraz niezawodne uruchamianie mechanizmów wyłączających turbinę w warunkach symulowanych. System został przyjęty przez klienta bez żadnych istotnych zastrzeżeń, co świadczy o tym, że wdrożenie spełniło wszystkie wymagania funkcjonalne i bezpieczeństwa.
Przejście na system modułowy poprawia łatwość konserwacji i umożliwia łatwiejsze wprowadzanie modyfikacji w przyszłości. Standaryzacja we wszystkich turbinach upraszcza zarządzanie systemem i zmniejsza złożoność infrastruktury zabezpieczeń elektrowni.
Wnioski
Projekt ten przedstawia wymianę przestarzałego systemu wykrywania nadmiernej prędkości w wielu turbinach przy zastosowaniu ustrukturyzowanego i skalowalnego podejścia. Dzięki połączeniu możliwości inżynieryjnych i wykonawczych firmy TriSystems z platformą SpeedSys® 200 oraz wsparciem technicznym firmy Istec wdrożono spójny i niezawodny system zabezpieczeń.
W rezultacie powstało łatwe w konserwacji i przejrzyste rozwiązanie w zakresie zabezpieczenia przed nadmierną prędkością, które integruje się z istniejącą infrastrukturą elektrowni i zapewnia bezpieczną, długoterminową eksploatację.
