Součást nadnárodní skupiny Doosan Heavy Industries and Construction (DHIC), Doosan Škoda Power, je tradičním dodavatelem technologie klasických či jaderných elektráren zejména v ČR, ale i po celém světě. Význam bývalé Škody Plzeň je v několika posledních letech umocněn právě příslušností k této skupině, která umožňuje naší společnosti aktivně se zúčastnit tendrových řízení na obnovu nejenom turbín, ale i celých elektráren v teritoriích, jež byla v minulosti z různých důvodů nedostupná.
Významný úspěch zaznamenala Doosan Škoda Power jako člen týmu společností Doosan při získání modernizačního projektu Gardanne ve Francii. Projekt pro německou energetickou skupinu E.ON byl podepsán v Anglii, kde sídlí jeho příslušná divize. Již tato kombinace naznačuje, že projekt je plně mezinárodní a je definovaný na vysokých parametrech jak technických, tak obchodních. Tento projekt konverze z klasické uhelné elektrárny o výkonu cca 250 MW na elektrárnu spalující biomasu o garantovaném výkonu 160 MW je ve své podstatě unikátní. Zadání v principu jednoduché, provedení složitější. Původní technologie, dodaná většinou dnes již neexistujícími firmami, má být přizpůsobena novým moderním požadavkům na účinnost celého cyklu, spolehlivost a hlavně na emise, které jsou jednou z absolutních garancí. Modernizace má řadu technických zajímavostí. Jedním z požadavků je proměnlivá teplota napájecí vody kotle závislá na druhu spalované biomasy. Toto jednoduché zadání technicky představuje velmi sofistikovaný regulační systém s dopadem do řízení parní turbíny i celého regeneračního systému. Doosan Škoda Power je v rámci tohoto projektu zodpovědná za celkovou modernizaci strojovny s cílem prodloužit životnost o 20 let a podstatně zvýšit účinnost parního cyklu. Optimalizace byla rozdělena do dvou základních problematik. Parní turbína s generátorem a vybavení strojovny – regenerační ohříváky, kondenzace, čerpadla a armatury. Parní turbína výrobce Rateau Schneider z konce 60. let (1967) minulého století je vskutku muzeální kus, poplatný době vzniku. Má perfektní vrcholnou mechaniku. Výkon 250 MW byl před 40 lety dle světového standardu rozvržen do čtyř dílů – VT dílu, ST dílu a dvou dvouproudových nízkotlakových dílů. V současnosti by obdobný výkon zajistila maximálně dvoutělesová turbína. Původní, historická koncepce pro tento typ projektu, byla zachována z důvodu dodržení projektu stavby a omezila se pouze na přizpůsobení instalované technologie. Výsledným řešením je tedy opět čtyřtělesová turbína, kde budou zachovány všechny původní připojovací rozměry a vnější tělesa. Nové, optimalizované, budou rotory včetně rozváděcích kol při aplikaci výsledků aktuálního technického vývoje a výzkumu. Samostatnou kapitolou je řešení generátoru, neboť původní koncepce byla s rotorem chlazeným vodíkem a statorem chlazeným vodou. Pro zásadní rekonstrukci zejména vinutí generátoru se dlouho zvažovaly dvě varianty. Opravit původní generátor prakticky do původního stavu, nebo instalovat generátor nový, vzduchem chlazený. Obě varianty jsou cenově srovnatelné, obě mají své přednosti a nedostatky. Nakonec se rozhodnutí přiklonilo k novému vzduchem chlazenému generátoru, který garantuje vyšší spolehlivost a nenáročnou údržbu. Jedním z fenoménů projektu je parametr vlastní spotřeby bloku. Všechna elektrozařízení, motory, pohony, ale i ostatní spotřebiče byly dimenzovány na původní hodnoty a nyní jsou předimenzované. Při provedení pouze prosté opravy či obměny původního zařízení strojovny by byl např. provoz čerpadel na hranici pracovních charakteristik a tato by pracovala s nízkou účinností. Proto všechna použitá čerpadla projdou procesem posouzení vhodnosti pracovních charakteristik a posouzením elektrického příkonu příslušných motorů. Samostatnou problematikou je turbína pro pohon napájecího čerpadla kotle, která díky změně parametrů a garantované účinnosti bude mít prakticky dvoutřetinový výkon oproti původně instalované. V současné době je blok odstaven z provozu. Probíhají demontážní práce celého turbosoustrojí, aby mohla být plně aplikována metoda „reverse engineeringu“. Všechny komponenty turbíny jsou po demontáži a očištění skenovány vysoce přesným digitálním skenovacím zařízením a uloženy. Na základě získaných dat je rekonstruován přesný numerický model původní turbíny se všemi odchylkami, opotřebeními či poškozeními. Tento model slouží jako vzor pro 3D model nového řešení. U částí, které budou ponechány původní, je model doplněn o materiálovou analýzu a definovaný způsob renovace. Moderní diagnostické metody na bázi fotometrie či laserů dávají možnost velmi detailně pochopit logiku původní konstrukce, způsob namáhání i opotřebení při provozu. V roce 2014 se plánuje instalace všech zařízení a kompletní zkoušky tak, aby celé dílo bylo připraveno v prosinci ke zkušebnímu provozu a od února 2015 plně sloužilo potřebám energetické sítě a provozovatele. Konverze klasického uhelného bloku na blok spalující biomasu je v Evropě jedna z často frekventovaných variant. Začínají se však objevovat obdobné projekty menšího rozsahu i v Asii a na Dálném východě. Základním určujícím prvkem je dosažitelné množství biomasy a lokální podpora ekologickým zdrojům. Dalším modernizačním projektem, který je v současné době dokončován, je modernizace dvou bloků 110 MW v Indii. DHIC společně s Doosan Škoda Power vyhrály tento projekt v plné mezinárodní konkurenci. Cíl tendru byl jednoduchý. Zlepšením termodynamické účinnosti turbíny designu Škoda, vyrobené indickou firmou BHEL na základě zakoupené licence a zvýšení elektrického výkonu na svorkách generátoru minimálně na 121 MW. Tímto projektem se Doosan Škoda Power vrací na indický trh do segmentu modernizací. Koncepce původní třítělesové turbíny byla zachována, vyměnily se pouze interní části turbíny a opravil generátor. Aplikací nejnovějších 3D profilů lopatek bylo dosaženo požadované vnitřní termodynamické účinnosti průtočné části, která při nezměněných parametrech znamená požadované navýšení výkonu. Podmínkou je dobrý technický stav generátoru a celého silového vývodu elektrického proudu. Původní design generátoru naštěstí má tyto rezervy, které lze při aplikaci nových typů izolací plně využít. Protože tímto krokem dochází celkově k vyššímu namáhání technologie, byl instalován i nový elektronický řídicí systém DCS, který umožňuje preciznější řízení a zabezpečení. Jedním z klíčových atributů byla doba odstavení bloku ze sítě a jeho opětovné přifázování. Perioda 90 dní na práce spojené s vlastní modernizací a 1 měsíc na zkoušky a uvedení do provozu je doba velmi krátká s ohledem na klimatické podmínky a místní podmínky obecně. Často se pracovalo při teplotách nad 40 °C ve stínu a 100% vlhkosti, 24 hodin 7 dní v týdnu. Paradoxem je, že práce v noci byla velmi často snesitelnější než standardní denní pracovní doba. Pro zkrácení doby potřebné pro ustavení vnitřních dílů turbíny (rotory, rozváděcí kola) společně s vnějšími díly pevně spojenými se základem, byla aplikována metoda speciálního tzv. On site machiningu. Jedná se o stavebnici obráběcích strojů a měřicí aparatury, která se v rozloženém stavu dopraví na elektrárnu, namontuje se do zařízení a provede se potřebné strojní obrábění. Výsledkem je kvalita a přesnost obráběných povrchů, srovnatelná s kvalitou při výrobě nových turbín, která navíc přináší výraznou úsporu času a nákladů na transport a zpětnou montáž. Použitím přímé metody laserového měření je možné naprosto přesně spasovat související díly, aniž by bylo nutné odesílat komponenty k dopracování do výrobního závodu. Klasická generální oprava veškerého příslušenství byla v tomto případě rozšířena o speciální práce a činnosti zajišťované experty Doosan Škoda Power ve spolupráci s místními firmami. V současnosti jsou oba bloky ke spokojenosti indického provozovatele v komerčním provozu a na plném výkonu. Reference tohoto projektu otevírá dveře do oblasti modernizací na celém indickém subkontinentu, neboť výsledky a profesionální přístup k řešení vzniklých problémů jsou na indické poměry nevídané. V současné době má Doosan Škoda Power rozpracovanou řadu dalších modernizačních projektů v Indii, které určitě navážou na úspěch projektu Torrent. Ať již jako parciální řešení retrofitů turbín či komplexní modernizační projekty celých elektrárenských bloků. Velký potenciál do budoucna má i program konverze bloků při změně paliva, u kterých je nutné zcela přepracovat projekt technologie a navrhnout optimální provozní režimy. Tento program nabývá na důležitosti právě v současnosti, neboť cena vstupů – především paliva, se velice rychle mění. Doosan Škoda Power v programu modernizací a retrofitů zařízení jiných výrobců vsadila na své historické zkušenosti s obdobnou problematikou u turbín Škoda, které byly již z větší části modernizované nebo se právě modernizují. Základem je využití a aplikace veškerého know-how a výsledků výzkumu a vývoje, který má firma k dispozici pro stavbu nových turbín, dále dlouholeté montážní a servisní zkušenosti a v neposlední řadě velmi pružný aplikační inženýring. Ziskem je netradiční řešení šité přímo na míru know-why každého jednotlivého zákazníka, a to na cenové úrovni odpovídající standardnímu řešení. Velmi atraktivní především pro mladé inženýry i inženýrky je využití výpočetní techniky ať již pro vlastní návrh a výpočet řešení, tak zejména při aplikaci metod „Reverse Engineeringu“. 3D skenováním jednotlivých komponent i uzlů technologie se získává komplexní virtuální obraz, který umožňuje řadu aplikací a dalšího zpracování. Tato metoda usnadňuje i posouzení stupně opotřebení, materiálových vad a velmi často objeví i řadu nedokonalostí, které zařízení vykazovalo již v době svého vzniku. Velmi významným prvkem je i názornost vlastní metody. Formou počítačové 3D animace lze poskytnout data pro veškeré expertízy a oponentury. Nezanedbatelná je i možnost dálkové komunikace, což v praxi znamená možnost zpracovávat scanovaná data lokálně a pomocí internetu konzultovat získané výsledky s mateřskou společností a naopak. Skloubení klasické metody konstruování a projektování s novými metodami zejména s metodou „Reverse Engineering“ přináší řadu nových prvků do návrhu, výroby, montáže, ale i do provozování rekonstruovaných turbín. Díky nadšení, a také poctivé odborné inženýrské práci a erudici, se tento dlouhodobý program inovací Doosan Škoda Power daří prosadit na energetickém trhu. S podporou mateřské společností DHIC a ve spolupráci s ostatními společnostmi skupiny Doosan je program modernizací celých výrobních bloků více než reálný.
Ing. Zdeněk Mezera, Servis a modernizace Doosan Škoda Power