U članku je dan pregled značajki sustava za dijagnosticki nadzor, sa posebnim osvrtom na dijagnostički nadzor hidroagregata. Ukratko je opisan razvoj tih sve više primijenjivanih sustava, a izložena je i koncepcija cjelovitog nadzora stanja temeljena na suvremenim dostignućima mjerne, računalne i komunikacijske tehnike sa primjerima sustava instaliranog u HE Dubrovnik

Sustav za trajni dijagnostički nadzor vibracija hidroagregata u HE Dubrovnik automatski zapisuje vektore vibracijskog stanja u svim režimima rada, pa i u procesu vrtnje do regulacijskog pobjega , što se normalno radi svake godine nakon remonta, u okviru ispitivanja zaštita. Na temelju ovih zapisa razvijen je matematički model vibracija agregata kojim se, isključivo na osnovi mjerenih podataka, odrenuju kritične brzine agregata i simulira vibracijsko ponašanje agregata u slučaju nastupa teoretskog pobjega.

Primjenom ovog postupka eksperimentalno se odrenuju i iznosi krutosti ležajeva, statora i fundamenta, kao i vibrirajuće mase statora i fundamenta. Model takoner omogućava i identifikaciju prigušnih svojstava agregata kao vibracijskog sustava.

Na temelju rezultata eksperimentalne identifikacije kritičnih brzina hidroagregata HE Dubrovnik i simulacije vibracijskog ponašanja u slučaju teoretskog pobjega pokazano je da se prva kritična brzina agregata nalazi izmenu regulacijskog pobjega i teoretskog pobjega, ali da vibracijsko stanje, u slučaju teoretskog pobjega, neće ugroziti sigurnost agregata unatoč tome što će agregat proći kroz kritičnu brzinu.

Ovi rezultati mogu biti dobra osnova za definiranje kriterija projektiranja agregata, jer će u mnogim slučajevima biti nemoguće postići takvo dinamičko stanje da prva kritična brzina bude iznad teoretskog pobjega. U takvoj situaciji moguće je postići sasvim prihvatljivo vibracijsko stanje agregata i u slučaju da prva kritična brzina bude unutar područja teoretskog pobjega i ponašanje agregata se može točno predvidjeti.

Sustav za trajni nadzor električnih veličina instaliran je na tri generatora i sedam dalekovoda u TE-TO Zagreb. Sustav omogućuje trajni nadzor u stacionarnom radu (struje, naponi, faktor snage, THD, kut opterećenja, fazna simetrija, radna i jalova snaga), te automatsko snimanje svih tranzijenata u trajanju deset sekundi (jedna sekunda prije i devet sekundi poslije početka prijelazne pojave).

Na primjeru većeg poremećaja u mreži koji se dogodio 22. siječnja 2003. u 8,23 sati, pokazuju se snimljene karakteristične veličine na svim 110 kV dalekovodima, te se iz analize rezultata dobiva raspodjela djelatne i jalove snage prije i za vrijeme poremećaja (dvije sekvence).

U radu se pokazuju prednosti ovakvog sustava na primjeru snimljenog poremećaja, te se predlažu moguća poboljšanja i proširenja kojima bi se omogućila detaljnija analiza. Proširenja bi se odnosila na trajni nadzor i neelektričnih veličina.

Na kraju se prikazuje detaljna shema postojećeg sustava za trajni nadzor i prijedlozi za proširenje.

Primjenom racunala u proizvodnji energije, omogucen je stalni nadzor prakticki svih velicina od ineteresa za eksploataciju, odnosno dobivanje podataka potrebnih za povecanje proizvodnje energije i sniženje troškova. Do sada je uobicajeno da se pojedinacni podsustavi elektrana nadziru i posebnim racunskim nadzornim i dijagnostickim sustavima.

Sustav CoDiS-Hidro je koncipiran tako da osigura nadzor svih velicina hidroagragata mjerodavnih za eksploataciju unutar jedinstvenog hardverskog i softverskog sustava i jednog dijagnostickog racunala, koje se bez teškoca umrežava i izmjenjuje podatke sa centralnim racunarskim sustavom elektrane. Upravo takva koncepcija je realizirana u hidroelektrani HE Dubrovnik.

Sustavi za automatsko snimanje tranzijenata u vremenu 1 sekunda prije i 9 sekundi nakon nastupa tranzijenta instalirani su na više postrojenja u EES RH. Sustav osigurava istovremeno i neprekidno snimanje električkih veličina (struja i napona generatora i mreže), a prema potrebi i ostalih dinamičkih veličina kao što su vibracije. Osim snimanja tranzijenata (valnih oblika) sustav osigurava i neprekidni nadzor kvalitete električne energije na strani generatora i strani mreže, te izračunava značajke kao što su faktor harmoničke distorzije, fazne simetrije, cosφ (ukupni i po fazama), kut opterećenja (ukoliko se radi o generatoru) sa mogućnošću zapisa trenda svake analizirane veličine.

Tijekom posljednjih godina, od kada se sustavi instalirani u postrojenjima u Hrvatskoj automatski je snimljeno više stotina tranzijenata, a svoju su korisnost sustavi pokazali i primjenom tijekom provedbe usklanivanja redoslijeda faza na sučelju EES Hrvatska-Slovenija i Hrvatska-Manarska, te korištenjem rezultata s ciljem podešavanja nekih parametara agregata G5 i G6 u TE-TO Zagreb.

U radu je opisan sustav koji omogućuje, preko računalne mreže HEP-a, pregled snimljenih podataka i upravljanje instaliranim sustavima na primjeru računala smještenog u centrali daljinskog nadzora HEP Prijenosa u Zagrebu, a omogućuje pregled podataka snimljenih na sustavima u HE Dubrovnik, TE-TO Zagreb, HE Varaždin, uz planirano proširenje na još neka postrojenja.

U članku je opisan sustav za trajni nadzor elektrickih velicina kao dio cjelovitog trajnog dijagnostickog nadzora stanja hidroagregata. Sustav se sastoji od mjernog dijela, kojim se mjere valni oblici struja i napona, te racunala, u kojem je smješten dio za A/D konverziju signala, te program za snimanje i analizu signala. Signali mogu biti snimani kao prijelazne pojave i analizirani off-line (primjer HE Dubrovnik), ili trajno snimani i analizirani on-line u sklopu dijagnostickog nadzora stanja (primjer HE Peruca).

U HE Peruća instaliran je sustav za trajni dijagnostički nadzor, kojim se nadziru mehaničke, električke i hidrauličke veličine. Sustav provodi kontinuiranu analizu značajki agregata, selektivno pohranjuje podatke o stanju (vektor stanja), a istovremeno nadzire i pojavu skokovitih promjena pojedinih značajnih veličina, u kojem slučaju snima valne oblike značajnih veličina.

Nadziru se relativne i apsolutne vibracije ležaja, vibracije paketa statora, aksijalni pomak rotora, temperature ležajeva, magnetske indukcije polova, zračni raspori generatora, struje i naponi generatora ispred i iza transformatora, struje i naponi uzbude, struje zvjezdišta generatora, stupanj korisnog djelovanja agregata i kavitacija turbine.

 Sustav je u funkciji na agregatu 1 u HE Peruća i već su skupljeni prvi podaci o agregatu (referentna baza podataka za novi stroj), te prva iskustva o konfiguraciji i primjenjivosti sustava. U radi je dan funkcijski opis instaliranog sustava, te kratak prikaz prvih izmjerenih podataka.

Sustavi za trajni on-line nadzor hidroagregata, kakvi su instalirani na nizu energetskih objekata u Hrvatskoj elektroprivredi, obuhvaćaju nadzor vibracijskih, električkih, termičkih i hidrodinamičkih veličina agregata koje se mjere pomoću mjernih pretvarača ugradenih na statorskom dijelu agregata. Mjerne veličine mjerene na rotoru nisu do sada bile ukljućene u sustave nadzora zbog nemogućnosti prijenosa signala sa rotora na stator.

Sustav, koji se opisuje u ovom radu, razvijen je prvenstveno za dvije elektrane (HE Vinodol i HE Dubrava) u svrhu on-line nadzora struje i napona uzbude s pomocu mjernih davaća ugradenih na rotor i sustava za beskontaktni prijenos signala sa rotora na stator. Ugradnjom sustava na agregate HE Vinodol i HE Dubrava omogućen je, osim mjerenja struja i napona uzbude, i trajni nadzor otpora izolacije namota rotora (što ukljućuje i zaštitu od zemnog spoja), geometrije paketa statora, indukcije u citavom zračnom rasporu (davaci zracnog raspora i magnetske indukcije na rotoru), te temperatura namota uzbude.

Opisana je i izvedba sustava u obje elektrane, te dani neki rezultati mjerenja koji daju sliku električkih i mehaničkih pojava u zračnom rasporu kakvu do sada instalirani sustavi ne mogu obuhvatiti.

U radu se opisuju praktična iskustva u nadzoru magnetske indukcije polova rotora i zračnog raspora koji su uvedeni u sustav za trajni dijagnostički nadzor hidroagregata u HE Varaždin. Osim snimanja i analize signala magnetske indukcije i zračnog raspora vrlo je važno odrediti i primjeniti postupke ocjene mjerenog stanja i definirati kriterije za identifikaciju poremećaja u slučaju njihove pojave.

Kako na tom području još nema jasno definiranih i razrađenih kriterija trajnog praćenja stanja autori u radu predlažu metode nadzora, način određivanja normalnog stanja, moguće kriterije za identifikaciju poremećaja u sustavu učvršćenja polova rotora (za mjerenje zračnog raspora), odnosno grešaka u namotima rotora (za mjerenje magnetske indukcije). Opisani kriteriji ugrađeni su u sustav trajnog nadzora na agregatima u HE Varaždin i HE Dubrovnik.

Problem njihanja snage hidroagregata HE Dubrava prisutan je od puštanja elektrane u rad. U proteklom periodu provedena su, u više navrata, opsežna mjerenja i analiza hidrodinamičkih i električkih svojstava agregata upravo u cilju identifikacije uzroka problema. Svaka od tih analiza, karatak pregled kojih je dan u radu, dala je važan doprinos u istraživanju ukupnih dinamičkih parametara agregata.

Tek uvonenjem mjerenja kuta opterećenja generatora u monitoring sustav hidroagregata otvorena je mogućnost eksperimentalnog odrenivanja torzijske krutosti magnetskog polja, a time i mogućnost potpune eksperimentalne identifikacije vibracijskih parametara agregata.

U radu se pokazuje da je problem njihanja snage najviše vezan uz rezonantno stanje rotora kao torzijskog vibracijskog sustava koje upravo odrenuje torzijska krutost magnetskog polja. Na osnovi eksperimentalne identifikacije krutosti magnetskog polja realiziran je matematički model za simulaciju torzijskih vibracija agregata s pomoću kojeg se računski odrenuje iznos uzbudnog dinamičkog momenta na turbini, te koji opisuje proces razvoja njihanja snage tijekom terećenja.

Metoda odrenivanja torzijske krutosti preko mjerenja kuta opterećenja generatora u radu je detaljno opisana, a takoner je dan pregled rezultata dosadašnjih analiza. Ključne riječi: Torzijska krutost, kut opterećenja, torzijske vibracije