Dieselkraftwerk auf Rhodos mit modernster Leittechnik

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1 Dieselkraftwerk auf Rhodos mit modernster Leittechnik Für die drei neuen 24-MW-Blöcke des Dieselkraftwerks Rhodos plante und lieferte ABB Kraftwerke A, Deutschland, die komplette elektrische Ausrüstung, einschließlich des digitalen, speicherprogrammierten Leitsystems DPC (Diesel Process Control). Signifikant bei diesem System ist die dezentrale Steuerung und Regelung sowie die Datenübertragung zeitfolgerichtig über den Bus zu allen angeschlossenen Bedienstationen und Rechnern und somit zum Prozeß. Die Software des DPC-Systems wurde speziell auf die komplexen Abläufe des Dieselkraftwerks zugeschnitten, um dem Betreiber optimalen Betriebskomfort zu bieten. Weiterhin ist ein Anpassen an geänderte Betriebsweisen möglich. I m Herbst 1997 nahmen die Blöcke 3, 4 und 5 des Dieselkraftwerks Rhodos sukzessive den Betrieb auf. Die Anlage war im Auftrag der Public Power Corporation (PPC), Athen, dem nationalen Elektrizitätsversorgungsunternehmen riechenlands, von einem deutsch-französisch-griechischen Konsortium schlüsselfertig errichtet worden. Mitglieder des Konsortiums waren ABB Kraftwerke A/Deutschland, SEMT Pielstick/Frankreich, Technical Union (TU)/riechenland und Asea Brown Boveri S.A./riechenland (Lieferung der Niederspannungsund Nebenanlagen). Der Auftrag umfaßte im wesentlichen die drei Dieselgeneratorsätze, einschließlich aller Hilfsbetriebe, die Anbindung an die 66-kV-Freiluft-Schaltanlage des lokalen elektrischen Netzes sowie den Bau des Maschinenhauses und aller Nebengebäude. ehirn der Anlage ist das von ABB Kraftwerke A entwickelte Leitsystem für Dieselkraftwerke DPC (Diesel Process Control). Langjährige Erfahrung im Bau von Dieselkraftwerken sowie die enge Zusammenarbeit mit Kunden und deren Wünsche und Bedürfnisse für den Betrieb ihrer Kraftwerke führten zur Entwicklung dieses speziellen Leitsystems für Dieselkraftwerke. Dieselkraftwerk Rhodos Das Dieselkraftwerk Rhodos liegt im Norden der Insel, etwa 22 km südwestlich der Stadt Rhodos direkt an der Küste 1. In den Jahren 1989 und 1990 hatte ABB Kraftwerke A, Deutschland, im Konsortium mit den Firmen H. Cegielski (HCP), Polen, und Technical Union (TU), riechenland, die 12-MW-Blöcke 1 Paul Haag ABB Kraftwerke A und 2 geliefert und in Betrieb genommen. HCP lieferte die Dieselmotoren und den Mechanteil, TU den Bauteil. ABB Kraftwerke A war für die gesamte elektrische Ausrüstung verantwortlich. Diese umfaßte im wesentlichen die eneratoren, die Maschinen- und Hilfstransformatoren, die Mittelspannungs- und Niederspannungsanlagen sowie die Kommunikations- und die Leitsysteme. Beide Blöcke gingen 1991 termingerecht ans Netz. Die steigende Nachfrage nach elektrischer Energie machten eine Erweiterung des Dieselkraftwerks Rhodos erforderlich. Entsprechende Planungen und Überlegungen von PPC, Athen, führten 1993 zur internationalen Ausschreibung des Projekts. Das bereits erwähnte deutsch-französisch-griechische Konsortium erhielt schließlich im September 1995 den Auftrag. Die drei neuen 24-MW-Blöcke Die Erweiterung des Dieselkraftwerks Rhodos um die Blöcke 3, 4 und 5 umfaßt drei 24-MW-Dieselgeneratorsätze 2 (Tabelle 1). Die Einspeisung in das örtliche 66-kV-Netz erfolgt über drei 30-MVA-Maschinentransformatoren. Der Eigenbedarf des Kraftwerks wird über die den Maschinen zugeordneten 10-kV- Schaltanlagen, 2,5-MVA-Hilfstransformatoren und 400-V-Schaltanlagen gedeckt. Die Steuerung und Überwachung des Kraftwerks erfolgt über das bereits erwähnte digitale Leitsystem DPC. Die neuen Dieselsätze der Blöcke 3, 4 und 5 bestehen aus je einem Viertaktdieselmotor und einem 30-MVA-Synchrongenerator für 10 kv mit statischer Erregung 3. Die Dieselmotoren werden mit Schweröl betrieben. Nur zum An- und Abfahren bei längeren Stillstandszeiten kommt Dieselöl zum Einsatz. Die Dieselabgase speisen die zwei Turbolader; ein Teil der Abgase wird je nach Bedarf in einem Abhitzekessel genutzt, um Dampf zum Vorwärmen des Schweröls zu erzeugen und die nicht in Betrieb befindlichen Blöcke vorzuwärmen. 28 ABB Technik 5/1998

2 Über Schalldämpfer wird der Schallpegel der Abgase unter den gemäß griechischer und EU-esetzgebung zulässigen Wert gebracht. Die Brennstoffversorgung der Anlage erfolgt über Vorratstanks und die Schweröl-Aufbereitungsanlage mit selbstreinigenden Separatoren und Filteranlagen. Der bei der Aufbereitung anfallende Ölschlamm wird verbrannt und so ebenfalls zur Wärmegewinnung genutzt. Die Dieselmotoren und eneratoren werden im Primärkühlkreislauf mit demineralisiertem Wasser gekühlt. Dessen Kühlung erfolgt in den Wärmetauschern des Sekundärkühlkreislaufs mit Meerwasser. Dies wird speziell aufbereitet, um Liefer- und Leistungsumfang von ABB Kraftwerke A im Rahmen des Auftrags für die Blöcke 3, 4 und 5 des Dieselkraftwerks Rhodos: Planung, Berechnung, Lieferung, Montage, Inbetriebsetzung und Abnahmetests drei 29-MVA-eneratoren drei 30-MVA-Maschinentransformatoren drei 2,5-MVA-Eigenbedarfstransformatoren Mittelspannungsschaltanlagen digitales Leitsystem DPC mit bildschirmgestützter Betriebsführung, bestehend aus Hard- und Software, einschließlich Informationsübergabe an den Lastverteiler der Insel Rhodos Ausstattung der zentralen Warte Schutz, Messung und Zählung Schulung des Kundenpersonals für Betrieb und Wartung der Anlage einschließlich Dokumentation Durchführung des vertraglich detailliert festgelegten Probelaufs Unterstützung der Betriebsführung des Kunden während des halbkommerziellen und kommerziellen Betriebes Nachweis der festgelegten Betriebsdaten Dieselkraftwerk Rhodos es umfaßt heute zwei 12-MW- und drei 24-MW-Blöcke. Algenbildung zu vermeiden. Die betriebsbedingten Abwässer werden aus allen Bereichen des Dieselkraftwerkes gesammelt und in einer Abwasseraufbereitungsanlage gereinigt. Aufgaben der Leittechnik Das Diesel Process Control-System für die neuen 24-MW-Blöcke 3, 4 und 5 hat im wesentlichen folgende Aufgaben: sicheres und wirtschaftliches An- und Abfahren der drei Blöcke mit kürzesten Anfahrzeiten betriebswirtschaftlich sinnvolle Anpassung der Anlage an die wechselnden Lastverhältnisse gemäß dem Energiebedarf des elektrischen Netzes automatische Steuerung und Überwachung der maschinentechnischen Ausrüstung unter Berücksichtigung der größtmöglichen Sicherheit und Verfügbarkeit des Kraftwerks 1 ABB Technik 5/

3 Tabelle 1: Technische Daten der Blöcke 3, 4 und 5 des Dieselkraftwerks Rhodos Hauptdaten Leistung pro Block (MW e ) 23,4 esamtleistung (MW e ) 70,2 Maschinensatz Dieselmotor SEMT Pielstick Typ PC 4.2-B Viertakt, 18 Zylinder in V-Form, 2 Turbolader Leistung (MW) 23,85 Synchrongenerator ABB Typ W 268/125/14 Leistung (MVA) 29,35 Leistungsfaktor 0,8 Frequenz (Hz) 50 Drehzahl (min 1 ) 428,6 Statisches Erregersystem ABB Leistung (kva) 250 Maschinentransformator ABB Leistung (MVA) 30 Spannung (kv/kv) 10/66 Kühlungsart ONAN/ONAF Übersichtsschaltbild der drei neuen 24-MW-Blöcke 3, 4 und kv Unit 1 & V 66 kv Unit 3 Unit 4 Unit 5 Schutz der Anlage vor nicht zulässigen Betriebszuständen Überwachung und Führung des Kraftwerksbetriebs von der zentralen Warte aus Informationsdarstellung des esamtprozesses in der Warte auf Bildschirmen, um dem Bedienungspersonal bei Störungen ein schnelles Eingreifen zu ermöglichen; zusätzlich wird der Prozeß mit einigen wesentlichen Daten auf einer Mosaiktafel und auf einem Bedienpult angezeigt. Leittechnikkonzept Der Kunde stellte hohe Anforderungen an die Leittechnik, um eine optimale Betriebsführung zu ermöglichen. Dem trägt das DPC-System mit seinen Hardwareund Software-Komponenten und der sehr übersichtlichen Mensch-Maschine- Kommunikation mittels Bedienstationen in vollem Umfang Rechnung. Die digitale Prozeßdatenverarbeitung und die Steuerung der Anlage erfolgen hierarchisch und dezentral in den jeweiligen Prozeßrechnern. Die Datenübertragung übernimmt ein Hochleistungsbus (Ethernet IEEE), der die Daten allen am Bus angeschlossenen Rechnern zur Verfügung stellt 4. Die Überwachung und Diagnose des gesamten Leitsystems sowie des Prozesses erfolgt selbsttätig über den Bus. Damit ist eine zuverlässige Fehlererkennung direkt in der zentralen Warte von den Bildschirmen aus möglich, so daß Störungen rasch beseitigt werden können. Um eine zuverlässige und benutzerfreundliche Betriebsführung des Kraftwerks zu ermöglichen, sind Steuerung und Überwachung in drei Ebenen gegliedert: zentrale Blockleitebene dezentrale Systemleitebene Antriebsleitebene Die hohe Zuverlässigkeit des DPC- Systems wird durch den redundant ausgeführten Datenbus MB 300 weiter gesteigert. Er besteht aus Koaxial- und 30 ABB Technik 5/1998

4 lasfaserkabeln und führt zu den Leitrechnern der Maschinen sowie zu den dezentralen Rechnern nahe den Schwerpunkten der allgemeinen Hilfsbetriebe, wie Meerwasser-Pumpstation, Schwerölaufbereitung und Allgemeinteil im Maschinenhaus. Der Datenbus bindet ebenfalls die Rechner des Relaisraums, der Schreiber- und Mosaiktafel, des Kontrollpultes und des Informations-Management-Systems mit ein. Das DPC-System verfügt über folgende Steuer- und Schutzfunktionen, die auch als Datenbankfunktionen für die langfristige Datenerfassung sowie zur Erstellung von Trendkurven und Statistiken dienen: Erfassung und zeitfolgerichtige Verarbeitung aller Betriebsdaten Überwachung und Steuerung der drei Dieselsätze Einer der drei 24-MW-Dieselgeneratorsätze 3 Konfiguration des Diesel Process Control-Systems für die Blöcke 3, 4 und 5 4 AC Dezentrale Prozeßrechner DAT Langzeitspeicher (Tape Unit) AS Rechner der Bedienstation VDU Bildschirm der Bedienstation Relay room Hardcopy printer Control room To inspect system ( supplied by SEMT ) VDU VDU VDU VDU VDU Recorder panel Mosaic panel / desk Printer Printer AS 515 DAT AC 410 AC 450 MB 300 Events & alarms AS 520 AS 520 Events & alarms Transceiver Fiber optic Coaxial cable AC 450 Active star coupler AC 450 AC 450 AC 450 AC 450 AC 410 AC 450 Seawater pumping station HFO treatment plant Unit 5 Common part Machine hall Unit 4 Common part Machine hall ( Optional ) Unit 3 ABB Technik 5/

5 Prozeßbild des Brennstoffsystems 5 Überwachung und Steuerung der Allgemeinanlagen und der Hilfsbetriebe Überwachung und Steuerung der 66-kV-Freiluftschaltanlage Vorgabe der Sollwerte für das automatische Anfahr- und Abschaltprogramm der Dieselsätze Vorgabe der Sollwerte für die Leistungs- und Spannungsregelung sowohl der einzelnen eneratoren als auch des gesamten Kraftwerks Zeitsynchronisation des gesamten Leitsystems Informationsübergabe an den Lastverteiler des Kunden Informations-Management-System für Betriebsstatistiken mit Langzeitspeicher einschließlich Bedienstation Die Betriebsführung und die Darstellung des Prozesses erfolgen über zwei Bedienstationen mit je zwei VDUs. Das DPC-System verarbeitet alle prozeßrelevanten Werte, und zwar: 4740 digitale Eingänge (Zustandsmeldungen) 1300 digitale Ausgänge (Befehlsmeldungen, Signale) 700 analoge Eingänge (Meßwerte, Zählerstände) 230 analoge Ausgänge (Anzeigen, Schreiber) Es ist leicht erweiterbar, so daß noch größere Datenmengen verarbeitet werden können. Für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung ist gesorgt. Übersichtsbild der elektrischen Anlagen, einschließlich der eneratoren 6 Aufbau des DPC-Systems Die lokalen Steuerungen der drei Dieselsätze bestehen im wesentlichen aus folgenden Einheiten: Prozeßrechner (AC400) mit allen notwendigen Ein-/Ausgabebaugruppen Schnittstelle zum MasterBus 300 I/O-Schnittstelle zum Prozeß Stromversorgung und -verteilung Meßwertumformer für elektrische Werte Synchronisierausrüstung Sie sind in stahlblechgekapselten Schränken (Schutzart IP 42) installiert und dienen nicht nur zur Steuerung und Überwachung der Maschinen, sondern auch zur Regelung der Leistungsabgabe, der Spannung und der Drehzahl (Isochronous Load Sharing, Base Loading, Droop Mode Operation). Über das Leitsystem kann für die Leistung, die Drehzahl und die Spannung ein Sollwert vorgegeben 32 ABB Technik 5/1998

6 werden, der dann jeweils von den nachgeschalteten Reglern verarbeitet und eingestellt wird. Die Steuerung ist so ausgelegt, daß die Maschine sowohl drehzahlals auch leistungsgeregelt gefahren werden kann. Die Maschinensätze werden in der Regel von der zentralen Warte aus anund abgefahren und gesteuert. Der Bediener kann auswählen, ob die Dieselgeneratorsätze in Hand- oder Automatikbetrieb gefahren werden. Auch die Hilfsbetriebe werden vollautomatisch betrieben, da alle Funktionen, wie Druck, Füllstand usw., mit analogen oder digitalen Signalgebern überwacht werden. Jede Information im Kraftwerk wird zeitfolgerichtig auf den Hochgeschwindigkeitsbus gegeben und ist somit für jede am Bus angeschlossene Station verfügbar. Die Bedienstationen umfassen folgende Funktionen: Systemüberwachung Alarm- und Ereignisauflistung Prozeßbilder mit graphischer Oberfläche in Echtzeit 5 Objektbilder 6 Trendbilder bzw. Kurven Reports (Berichte) Sicherheitssystem für ausgewählten Bedienerzugriff zu speziellen Systemdaten und Anwendungen Netzwerkkommunikation Uhrensynchronisation via Bus bzw. via Netzwerk Fenstertechnik beim Aufbau der Bilder Das dezentrale Konzept mit der zentralen Warte gibt dem Bediener vollen Zugang zu allen Prozeßinformationen und Betriebsabläufen. Da das DPC-System jedoch auf «stand-alone»-steuerungseinheiten aufgebaut ist, ergeben sich verschiedene unabhängige Betriebsabschnitte. Das Kraftwerk kann aber nicht nur über die Bedienstationen in der Warte geführt werden, sondern auch durch manuelle Bedienung über die Steuerschränke der Dieselsätze sowie den Bedientableaus der Hilfsbetriebe oder Schaltanlagen. Bedienstation im Wartenraum 7 Die Bedienstationen wurden gemäß industriellem Qualitätsstandard konzipiert kommerziellen und kommerziellen Phase bewiesen. Mitte 1998 wurden die Betriebsdaten und im zentralen Kontrollraum auf dem in vorher festgelegten Wartenpult plaziert 7. Ihre Anordnung im Wartenraum erfolgte nach ergonomischen esichtspunkten. Meßverfahren zusammen mit vom Kunden beauftragten unabhängigen utachtern nachgewiesen. Betriebserfahrungen Seit Ende 1997 sind die drei neuen Kraftwerksblöcke mit dem neuen Diesel Process Control-System am Netz. Die Inbetriebnahme und die ersten Einsatzerfahrungen zeigten, daß die neue Leittechnik die in sie gesetzten hohen Erwartungen voll und ganz erfüllt. Die esamtanlage hat nach ausführlichen, vertraglich vereinbarten Lastfahrten über acht bzw. zehn Tage die erwartete Zuverlässigkeit während der halb- Adresse des Autors Paul Haag ABB Kraftwerke A Postfach D Mannheim/Deutschland Telefax: + 49 (0) paul.haag@dekwe.mail.abb.com ABB Technik 5/