За рехабилитация и оптимизация работата на вец „Ракита

за рехабилитация и оптимизация работата на ВЕЦ „Ракита”

Поради сериозните проблеми с наличния персонал крайната цел на рехабилитацията е пълна автоматизация с цел ограничаване на човешкия фактор.

1. 
   Кратко описание на моментната ситуация. ВЕЦ „Ракита” е изградена с две хидрогрупи, съставени от вертикална водна турбина Францис и синхронен генератор. Основните параметри на турбините са: разчетен дебит – 6 m³/s и разчетен напор – 48 m. Централата притежава и малък изравнител с обем около 50 000 m³. Основен проблем при експлоатацията на централата е невъзможността за работа на турбините при разчетния или близък до разчетния дебит. Дори и в пълноводните месеци на централата се осигуряват 2-2,5 m³/s. Трябва да се има предвид, че при турбините Францис регулируемият диапазон по дебит е 40%-100% или в случая не би било редно да се работи с дебит, по-малък от 2,4 m³/s. Работата с по-малък дебит води до сериозна кавитация и в крайна сметка – разрушаване на работното колело или чести ремонти, свързани с разглобяване на турбината. В момента в централата има една работеща хидрогрупа, като втората така или иначе е излишна.
   

Трябва да се отбележи, че целогодишно през изградения бързоток на централата преминават водни количества с дебит в диапазона 0,5-1,5 (2) m³/s. Това са води, които не могат да бъдат преработени от работещата хидрогрупа поради споменатите по-горе причини.

В настоящата ситуация най-удачния вариант за повишаване на производството е използването изравнителя. Би следвало да се акумулира обем в изравнителя и впоследствие този обем да преминава през турбината. Това изисква сериозно отношение и умения от персонала, което на този етап е невъзможно да бъде постигнато.

2. 
   Рехабилитация на действащата хидрогрупа. През 2006 г. беше извършен авариен ремонт на турбината. Поради невъзможността за възстановяване на работното колело беше използвано работното колело от другата худрогрупа. Извършен е ремонт на повдигането и спирачката. Възстановени са част от датчиците за температура, въведена е нивоизмервателна система и система за измерване на оборотите. Поради невъзможността за ремонт е сменена затворната клапа преди турбината.
   

Следва да се отбележи, че има възможност за поетапно изпълнение и въвеждане в експлоатация на предложените подобрения. Като първи етап най-целесъобразно е въвеждането на дигитален турбинен регулатор.

3. 
   Изграждане на нова хидрогрупа. При разглеждането на вариантите за подобряване работата на централата основната идея беше въвеждането в експлоатация на нова худрогрупа, която да преработва преминаващите през бързотока води.
   

• 
  Извън сградата на централата. При този вариант хидрогрупата ще бъде изградена от двукратна водна турбина и генератор. Избрано беше място върху бързотока за нейното разположение. Основните недостатъци на подобно решение са следните: необходимост нова, макар и малка, сграда; по-ниска мощност, поради по-високата кота; по-трудна връзка с ел.частта в централата за използване на съществуващите съоръжения;
  
• 
  Промяна в проточната част на съществуващата, но развалена, хидрогрупа. Разгледаният вариант се оказа на практика невъзможен от техническа гледна точка. Изискваното намаления в разчетния дебит (от 6 m³/s на 1,5 m³/s) изисква и промени в диаметъра на работното колело, геометрията на направляващият апарат, размерите на дифузора и най-вече – в размерите на спиралната камера. Промените в проточната част неминуеми ще доведат в намаление на осовата сила, което би било проблем при работата със съществуващия 30-тонен синхронен генератор. От друга страна – промяната в размерите на спиралната камера изисква сериозни строително-ремонтни дейности, защото тя е бетонирана във фундамента на централата. Подобна промяна ще наложи изместване на статорните колони. Промяната в геометричните размери на дифузора е на практика невъзможна, тъй като той е изцяло вграден във фундамента. На практика е невъзможна и промяна в смукателната височина на новата турбина. Споменатите проблеми бяха причина да бъде отказан и този вариант.
  
• 
  Изграждане на нова хидрогрупа на турбинен етаж. Разгледаният вариант предлагаше изграждането на хоризонтална турбина Францис на турбинен етаж. Вариантът отпадна поради отрицателната смукателна височина на инсталираните турбини. На практика турбинният етаж се намира под нивото на водата в изтичалото. Друга причина за отхвърлянето на подобен вариант е високата цена на проектиране и изработване на подобна турбина, поставена в съществуващите ограничителни условия.
  
• 
  Изграждане на нова хидрогрупа на генераторен или турбинен етажи. При този вариант хидрогрупата ще бъде изградена от двукратна водна турбина и генератор. Присъединяването ще бъде в килията на съществуващия генератор. По този начин отпада изграждането на нови електрически съоръжения, като ще се наложи подмяна на част от защитите, които в момента не действат или са неподходящи за новата мощност. Има и елементи от ЗРУ, които са използвани за другата хидрогрупа. С предложеното решение се налага демонтаж на съществуващия генератор. Довеждането на водата до турбината ще се осъществи чрез промяна в конфигурацията на напорния тръбопровод. Необходимо е достигането до отклонението за изведената от експлоатация хидрогрупа. Проучването на вариантите показа, че по-удачен от финансова и техническа гледна точка е този с асинхронен генератор. Изборът на вариант с асинхронен генератор дава следните предимства: по-малък габарит, съответно тегло, което ще спомогне за по-лесното разполагане на хидрогрупата; по-ниска цена на самия генератор поради по-малките му размери; по-ниска цена на системата за управление на хидрогрупата поради отсъствието на система за възбуждане и синхронизация. В получената от „Хидро” ООД оферта за управлението на хидрогрупата има разлика от 42 000 лв. при доставка на асинхронен генератор.
  

4. 
   Остойностяване на избрания вариант за нова хидрогрупа. След избиране на окончателен вариант бяха поискани оферти за изпълнение.
   

• 
  Строителна част и проектиране. Строителната част включва премахване на стената на генератора, частично изграждане на фундамент (при необходимост); изкопни работи за достигане до отклонението на напорния тръбопровод и изграждане на отклонение за новата хидрогрупа. За извършването на тези СМР е необходимо изготвянето на проект. Отклонението на тръбопровода ще бъде изработено от GPR-тръби с цел намаляване на хидравличните загуби. Очакваната стойност на строителната част и проектирането й ще бъде 40 000 EUR.
  
• 
  Проектиране и изработване на двукратна водна турбина. При избраната схема очакваните параметри на турбината ще бъдат напор 48 m и дебит 1,5 m³/s. На практика напорът ще бъде по-нисък, но точното му определяне изисква изчисления, които ще бъдат обект на строителното проектиране при изпълнение на задачата. При така зададените параметри максималната механична мощност на вала на турбината ще бъде 660 kW. Изчислението е направено при 10% претоварване на турбината (дебит 1,65 m³/s). Очакваната цена на подобна турбина ще бъде 100 000 EUR. Стойността е на база на получена оферта от „Про Турбо” ЕООД.
  
• 
  Проектиране и изработване на генератор. Разглежданите варианти тук са доставка на синхронен или асинхронен генератори. При разглежданата мощност е препоръчителна схемата с асинхронен генератор. При избора на асинхронен генератор отпада необходимостта от възбуждане и регулиране на напрежението, а и цената би била по-ниска. Основен недостатък е по-ниския к.п.д. и необходимостта от кондензаторна батерия поради изискванията за поддържане на минимален cos  = 0,88. Получени бяха две оферти за синхронен генератор и една за асинхронен. При доставка от чешката фирма TES цената би била 176 000 EUR (очакваната сума за доставка до България е около 3 000 EUR). Междувременно беше поискана оферта от „ЦЕРБ” АД. Индикативната цена на асинхронен генератор е 150 000 EUR за синхронен генератор и 130 000 EUR за асинхронен.
  
• 
  Доставка на затворно съоръжение пред турбината. Ще бъде доставена клапа с ел.задвижване за междуфланцов монтаж. Очаквана цена – 15 000 EUR.
  
• 
  Автоматика и ел.част. Както бе споменато по-горе – избраният изпълнител на автоматизацията е „Хидро” ООД. При изборът за икономически по-целесъобразния вариант с асинхронен генератор очакваната цена на автоматизацията и ремонти по съществуващата ел.част е 60 000 EUR.
  
• 
  Административни такси – 10 000 EUR. В тези разходи са включени таксите по въвеждането в експлоатация на хидрогрупата (разрешително за строеж, приемателна комисия и др.), уведомлението за закриване на повредената хидрогрупа с цел избягване на необходимостта от лицензиране и др.
  

5. 
   Необходимост от други ремонти в централата. Наблюденията върху централата показват необходимостта от ремонт на част от съоръженията с цел подобряване на сигурността и повишаване на производството. На първо място е необходимо възстановяване на саваците към бързотока, почистване и частичен ремонт на изравнителя и възстановяване на аварийната клапа на входа на напорния тръбопровод и ремонт и почистване на канала след централата. Очакваната сума на тези ремонти е 50 000 EUR.
   

6. 
   Очакван ефект от предложението. Въвеждането на напълно автоматизирано управление на централата ще даде възможност за утвърждаване на персонал от 5 души. На практика основната задача на персонала ще бъдат манипулации по подстанцията, която няма отношение към работата на централата. Въвеждането на новата хидрогрупа ще увеличи годишното производство с 2 200 000 kWh. Очакваното производство е индикативно и е изчислено на база 4 000 работни часа. Липсата на статистика за преминаващите през бързотока води налага избора на подобен подход при изчисление на производството. Очакванията са за по-сериозно производство, но в настоящото предложение е приет по-консервативен подход. Автоматизирането (пълно) на действащата хидрогрупа ще даде възможност за увеличаване на работните часове чрез използването на изравнителя. При настоящо производство от около 1 500 000 kWh очакванията за повишение с около 25%, т.е. увеличение с 375 000 kWh. Вследствие на увеличеното използване на вода се очаква и увеличение на таксата за водоползване с 2 000 лв. и увеличение на таксата към „Напоителни системи” ЕАД с 19 000 лв.
   

От таблицата е видно, че направените предложения са икономически оправдани. Освен осигуряването на относително безпроблемна работа за дълъг срок (поне 10-15 години) те ще гарантират и увеличение на надеждността и приходите. Относително високата стойност на инвестицията е оправдана с оглед късия срок на откупуване, който е нисък спрямо приетите в енергетиката стандарти. При очакваното повишение в цената на изкупуване на енергията този срок би бил още по-малък.

7. 
   Предложение за други дейности по оптимизация на работата и приходите. Известно е, че в централата има изградена подстанция. Чрез тази подстанция се извършва продажба на енергия между „НЕК” ЕАД и електроразпределителното дружество „ЧЕЗ”. Съгласно приета от ДКЕВР „Методика за определяне на цените за предоставен достъп на преносно или разпределително предприятие от потребители през собствените им уредби и/или съоръжения до други потребители за целите на преобразуването и преноса на електрическа енергия, на преноса на топлинна енергия и на преноса на природен газ” (http://dker.bg/rules/methodology_7.pdf) двете дружества следва да заплащат такса за ползването на съоръженията. Правилното изчисление би довело до увеличение на таксите, които и в момента заплащат двете дружества. Друг вариант е безвъзмездното прехвърляне на собствеността върху ОРУ и тринамотъчния трансформатор на едно от двете дружества. Вторият вариант е по-удачен от гледна точка на намаляване на разходите, тъй като подобни инсталации изискват сериозен финансов ресурс за поддръжка и експлоатация. Поддържането им в добро техническо състояние е задължение на собственика, съгласно действащото законодателство. Успешно прехвърляне на собствеността ще даде възможност за участие на едно от двете дружества в разходите за заплати на персонала. При вариант със заплащане на такса за ползване отново би следвало да се вземе предвид ангажираността на персонала в поддръжката и експлоатацията на уредбата.