Oživení energobloku v ostrovním provozu

Druhá fáze zakázky představuje jeden z našich středně velkých projektů v oblasti procesní automatizace pro společnost EKOL, která je jednou z posledních českých firem schopných dodat kompletní energoblok podle požadavků zákazníka. Konečný zákazník přistoupil k výraznému rozšíření svého závodu na zpracování cukru a oleje a pro nadcházející expanzi potřebuje další zdroj energie. Závod se nachází cca 100 km jižně od hlavního města Iráku, Bagdádu a cca 45 km od jedné z kolébek civilizace, města Babylon.

První i druhá etapa byly zajímavé tím, že se jedná o malou elektrárnu na zelené louce s kompletním technologickým vybavením, které dodávala česká firma. Na první etapě jsme dostali za úkol vyvinout SW standard, který by pokryl takto velkou automatizační úlohu, jako je malá elektrárna (2 kotle, 2 turbíny). První etapa se hodně blížila standardu, který dnes v automatizaci představuje řídicí systém PCS 7 od společnosti Siemens.

Ve druhé etapě jsme díky tomu dostali zelenou k tomu, abychom ji realizovali na systému PCS 7. Na projektu byl tento systém použitý pro řízení technologie a koncový zákazník s ním tak měl své provozní zkušenosti. První etapa byla důležitá také proto, že vznikla kvalitní vizualizace, která nepřinášela směrem k PCS 7 žádná omezení. Pro elektrárnu je důležitý nepřetržitý provoz. To klade na dostupnost a spolehlivost řídicího systému vysoké nároky. Proto je část komponentů řídicího systému pro etapu dvě v redundantním provedení.

Technologie, nad kterou srdce technika zaplesá

Energoblok, na kterém jsme v letech 2019 – 2021 v Iráku pracovali, se skládá ze dvou kotlů spalujících těžký topný olej, dodávajících každý cca 100 tun páry za hodinu pro dvě parní kondenzační turbíny, o výkonech 2 x 20 MW a otáčkách 7984 ot/min.

Na energoblok navazují technologie, jako doprava paliva, redukční stanice sloužící k úpravám tlaku a teploty páry, systém napájecí vody (dvě pumpy každá o cca 430 kw), parní kondenzátory, evakuační systém pro vytvoření vakua v systému a mnoho dalšího.

Jde o velmi komplexní technologii, nad kterou zaplesá srdce každého technika. A nad tím vším je řídicí systém, který odpovídá náročnosti procesu. Siemens PCS7 9.0, který po integraci první etapy zahrnuje 6 PLC Simatic S7- 300 a 5 PLC S7- 410 HA. Dále tu máme 2 servery, 1 archivní server, inženýrskou stanici a po integraci původního systému do nového systému 8 klientských stanic.

Operátorská pracoviště jsou s počítači částečně propojena přes inteligentní KVM přepínače dovolujících na každém klientském pracovišti zobrazit obraz z jakéhokoliv počítače. Místní ovládání je po integraci realizováno prostřednictvím 11 dotykových panelů TP- 1500 Comfort.

Cukr nesmí zatuhnout!

Z technického hlediska byl zajímavým ale také náročným aspektem fakt, že turbíny byly řízení v tzv. ostrovním režimu. To znamená, že nebyly připojené do žádné veřejné sítě. Chyba, která by způsobila výpadek elektřiny, by tak způsobila zastavení provozu. Největším rizikem je zatuhnutí cukru v technologii, způsobené ztráty by byly příliš vysoké. To klade vysoké nároky na testování během oživování technologie. Cukrovar se nesmí zastavit, cukr nesmí ztuhnout!

„Turbína je technologie, jako každá jiná. Člověk k ní musí mít respekt. Vědět, co mu odpustí a co už ne,“ vysvětluje Roman Krejčík, který je součástí našeho týmu už od roku 2007. Říká, že k turbínám přišel jako slepý k houslím. Původně nastoupil s tím, že bude pracovat v oblasti Food & Beverage, ale osud tomu chtěl, že se z něj stal energetik a už 13 let se věnuje převážně řízení a oživování paroplynových turbín. Na projektu v Iráku pomáhal s oživením softwaru.

Solution Partnerství Siemens

„V oblasti energetiky a velkých procesních projektů, chceme stavět na platformě PCS  7,“ říká v otevřeném rozhovoru kolega Karel Tonar, který vede oddělení procesní automatizace, v rámci kterého se tento projekt realizuje. Obchodní strategie výrobce se v cílení na velké procesní projekty potkává s tou naší. Platforma PCS 7 je v rámci produktového portfolia Siemens nosným řídicím systémem pro oblast procesní automatizace. Systém je na míru procesních aplikací doslova šitý. Stojí za ním standardizované knihovny a nabízí také možnost realizovat změny během provozu technologických operací. Zohledňuje procesní bezpečnost a klade důraz na dlouhodobou dostupnost všech náhradních dílů, protože technologie, které řídí, jsou pro své provozovatele dlouhodobou investicí. 

„Současná PCS 7 tvoří nadstavbu nad standardními prostředky, které má Siemens k dispozici a podporuje automatizaci některých dílčích prací, které dříve programátor musel dělat ručně. Navíc k ní existuje skvělá procesní knihovna. Mezi programátory se občas vedou spory o její složitosti a uživatelské příznivosti z pohledu nutné parametrizace, aby se dosáhlo požadované funkce. Z mého pohledu ale pokrývá všechny potřeby, které jsem zatím v rámci své programátorské praxe na projektu měl,“ komentuje PCS 7 Šimon Adámek, náš externí spolupracovník a kolega, který stojí za technickým řešením a s B:TECHem má více než 20 letou historii.

Obchodní manažer společnosti Siemens Petr Buchta k partnerství s naší společností dodává: „Spolupráci  s B:TECHem si velice chválíme. Komunikace je vždy otevřená. Jednáme s lidmi, kteří vědí, o čem je řeč a to jak v obchodní tak technické rovině."

Integrace technologií z první fáze do PCS 7

Zákazník si neuvědomoval, že rozšířením technologie vznikne velmi komplexní zařízení, které nabízí další možnosti, jak optimalizovat celý provoz. Jednotlivé celky byly dodávány jako izolované technologie a zpočátku tak na ně bylo také zadavatelem nahlíženo. Dalším zajímavým úkolem v rámci projektu byl následně požadavek integrovat do PCS 7 také první etapu a technologie tak propojit mezi sebou. To bylo naštěstí díky původnímu technickému řešení možné. Šlo o nestandardní požadavek a byla to pro nás výzva. Tento záměr se nakonec podařil, přestože to přineslo další náklady, časové nároky i odpovídající stres na stavbě.

Ve druhé etapě se původně na úrovni technologie s těmito nároky provozovatele nepočítalo. Projekt tak například nepočítal se zakoupením dalších licencí pro operátorské panely, které pro integraci technologií z první etapy do PCS7 byly potřeba. PLC v rámci první etapy nebyla redundantní, takže testování během jejich integrace bylo poměrně komplikované.

Z pohledu procesní bezpečnosti jsme nedělali kompromisy

V případě technického řešení byl kladen důraz na bezpečnost a spolehlivost. V oblasti procesní bezpečnosti jsme tedy nedělali kompromisy. Všechny kontroléry instalované ve druhé fázi jsou redundantní a stejného typu. To je důležité i z pohledu údržby a provozu technologie. Hlavní výzvou projektu byla regulace výkonu turbín. Během ostrovního provozu zařízení musí udržet frekvenci a napětí v síti i při poměrně velkých výpadcích nebo navýšení odběru elektrické energie.

"Ukázalo se, že regulátory instalované během první etapy ne zcela pokrývají potřeby elektrárny. Při náhlých výpadcích spotřeby turbogenerátory nestačily redukovat svůj výkon a docházelo k výpadkům na frekvenční ochraně. Hardwarové omezení těchto regulátorů spočívalo v tom, že údaje o otáčkách přicházel přes profibus s určitým zpožděním. Softwarové řešení regulátoru také nebylo ideální," doplňuje k tomu, jak jsme zúročili zkušenosti z první fáze, Šimon Adámek.

Jedno malé české prvenství

Ve druhé etapě jsme řešili hlavně hardwarové omezení a testovali nový typ karet ET 200SP HA z pohledu měření rychlosti komunikace. Otáčkoměry u původních technologií komunikují prostřednictvím proudové smyčky 4-20 mA. Museli jsme ověřit, zda tyto karty měření tohoto analogového signálu v cyklu 25 ms zvládnou, což se potvrdilo. Dalším oříškem byla vlastní regulace a její koncept tak, aby opravdu pokryla všechny potřeby takto komplexního a propojeného technologického celku.

Jan Kváč k technickému řešení doplňuje jednu zajímavost: „Na tomto projektu získal B:TECH také jedno české prvenství. Na tomto projektu to bylo totiž poprvé, kdy česká firma použila vstupní a výstupní jednotky ET 200SP HA. Šlo tou dobou v procesní automatizaci o nové řešení, u kterého vstupně výstupní decentrální jednotky komunikují s CPU po sběrnici Profinet, namísto do té doby hojně používaného standardu Profibus. Toto řešení na bázi komunikační sběrnice Profinet bylo jedno z prvních na světě a je skvělé, že jde o projekt realizovaný českou firmou.“

Na stavbě je jedno co máte na tričku, všichni tvoříme tým

U takto komplexních projektů se na stavbě sejde opravdu různorodý tým složený ze specialistů z několika firem v rámci celého dodavatelského řetězce, jehož součástí jsou i externí spolupracovníci. „Nakonec je jedno, co máte na tričku, na stavbě všichni tvoříme jeden tým a máme společný cíl. Uvést elektrárnu do provozu,“ dokresluje situaci na stavbě kolega Roman Krejčík.

Výzvou byla i lokalita

Jednou z výzev tohoto projektu byla tentokráte lokalita Iráku. Cestovní i pracovní podmínky byly náročné a nebezpečné. A to nejenom z pohledu cestování poznamenaném covidovými opatřeními, vlastní politickou a bezpečnostní situací a životní úrovní v této destinaci. Svoji roli sehrály také klimatické podmínky. Ve dne se teploty v některých částech roku pohybovaly mezi 40 – 50 °C, přes den pak klesaly na 30°C.

„Bezpečnostní situace byla v roce 2020 o poznání lepší. Přesto byl objekt cukrovaru chráněn vojáky. Ozbrojený doprovod jsme měli také během cesty na letiště,“ vzpomíná Roman, který se podílel na oživení technologie a na stavbu vyrazil opakovaně na 2 -5 týdnů dlouhé oživovací akce.

V kolébce civilizace

Irák je jednou z kolébek starověkých civilizací. Cukrovar se nachází zhruba 30 – 40 km od pozůstatků starověkého města Babylon, které se podařilo kolegům navštívit. Cestování do lokalit jako je tato, je náročné fyzicky i psychicky. To, že se podívají na místa, kam se běžně člověk nedostane, vnímají kolegové jako jednu z příležitostí, které tato profese přináší. Možnost poznávat nová místa i z jiného než turistického pohledu.