EDF: Моніторинг стану безпеки гідроелектростанцій за допомогою технології HBK

EDF – Direction Production Ingénierie, Франція

Вступ

Компанія EDF встановила систему моніторингу на поршні гідроелектростанції, щоб виміряти будь-який вплив від робіт, що проводяться поблизу. Гідротехнічний центр (HEC) компанії EDF вирішив використовувати технологію HBK в цій системі моніторингу.

Виклик

Гідроелектростанція Пассі, найважливіша електростанція у французькому департаменті Верхня Савойя, виробляє електроенергію, використовуючи воду, що стримується дамбами та льодовиками. Наприкінці 2013 року були заплановані великі будівельні роботи в безпосередній близькості від напірної труби, що транспортує воду з льодовика, і необхідно було переконатися, що ці роботи не матимуть жодного впливу на міцність напірної труби або її кріплення.

Цей тип труб, який часто можна побачити на гірських схилах, має форму великого металевого циліндра зі зв’язками (тобто багатожильними мотузками), встановленими для того, щоб допомогти витримати внутрішній тиск. Ділянка, яку потрібно було відстежувати на предмет можливих деформацій, мала довжину 40 м і трималася на 4 опорах. «Для реалізації цього моніторингу ми звернулися до компанії HBK, яка вже працювала з подібним проектом на іншому нашому об’єкті. HBK запропонувала рішення «під ключ» і взяла на себе проектування, монтаж та архівування даних. Ґрунтуючись на його успіху, ми застосували той самий підхід для цієї нової програми», – пояснює Клер Перо, інженер-механік Центру гідроенергетики EDF.

Рішення

Система моніторингу в складних умовах експлуатації

Моніторинг забезпечувався традиційними фольгованими тензорезисторами. Ці тензорезистори, загалом 16 штук, були встановлені за підтримки компанії, що спеціалізується на роботах на подібних об’єктах, які вимагають дотримання заходів безпеки для технічного персоналу, схильного до небезпеки падіння і т.д. «Для того, щоб отримати доступ до даних про деформації, які нас цікавлять, ми розмістили тензорезистори в генераторній конфігурації вздовж штока, праворуч від опор штока, доповнивши їх ще 2 тензорезисторами (розташованими на 3 та 9 годинах) на відстані 2 м вгору від кожної опори. Ми математично об’єднуємо дані, отримані від цих різних тензорезисторів, щоб отримати бажані синтезовані значення», – додає Клер Перо.

Вода, що протікає через шток, походить з льодовика і має температуру близько 5ºC (41ºF), як влітку, так і взимку. Вона не сильно змінюється, тому немає жодних серйозних проблем з компенсацією температури, за винятком випадків, коли EDF потрібно спорожнити пінопласт. Влітку температура навколишнього середовища може підніматися до 30ºC (86ºF), або навіть вище. Тож зняття показань температури на пінолі дозволяє нам компенсувати варіації в екстензометричних вимірюваннях.

«Тензорезистори з’єднані в напівмостові схеми з термокомпенсаційним тензорезистором, щоб врахувати температурні коливання. Через значну відстань між тензорезисторами і блоком управління (до 80 м на найбільшій відстані) необхідно було компенсувати довжину ліній, що ми і зробили, використавши 5-провідну схему», – пояснює Паскаль Шаффо з інженерного відділу HBK France, який відповідав за реалізацію програми. На додаток до вищезгаданої температури пінолі, були також проведені вимірювання температури навколишнього повітря і внутрішньої температури блоку управління.

Блок управління

Блок управління, розташований в безпосередній близькості від плунжера, піддається значним температурним коливанням, витримуючи як суворі зимові морози, так і палючу літню спеку. Для проведення вимірювань HBK встановила два фрейми PMX, придатні для використання в діапазоні температур від -10 до 60°C (від 14 до 140ºF). Частота дискретизації (до 38,4 кГц) і роздільна здатність (24 біт) є більш ніж достатніми для застосувань такого роду. Оцифровані дані передаються через Ethernet-з’єднання на надійний промисловий ПК виробництва компанії Beckhoff. На комп’ютері встановлено програмне забезпечення «Catman» від HBK, яке тут налаштоване на виконання завдань моніторингу. «Насправді, у HBK є й інші пристрої, придатні для цієї програми, але, враховуючи, що програма не буде розвиватися, ми запропонували «строго мінімальне» рішення», – зазначає Паскаль Шаффо.

Результат

HBK зберігає дані

Дані передаються на сервер HBK за допомогою 3G-маршрутизатора Sixnet, компанії, яку кілька років тому придбала Red Lion, що входить до групи Spectris (разом з HBK). У разі перевищення визначених порогових значень, EDF негайно отримує сповіщення електронною поштою. В іншому випадку, згідно з контрактом, щомісяця надсилатиметься зведення результатів у форматі Excel. У цьому додатку HBK не проводитиме аналіз даних, тому що EDF захотіла зробити це самостійно, але це послуга, яку HBK також може надавати. Як ми вже бачили, HBK повністю опрацювала цю заявку, починаючи з графіку вимог, складеного разом з EDF. Хоча прилади є досить звичайними з точки зору вибору продукції, їх встановлення в складних умовах вимагало великого досвіду в позиціонуванні тензорезисторів. Це вимагало роботи на великій висоті із залученням спеціалізованих операторів. Ви також повинні знати, що ви встановлюєте пристрої на конструкціях, які часто окислюються, що також вимагає певного досвіду. Довелося навіть встановлювати на кабелі протектори, щоб запобігти пошкодженню від нападів хижих птахів, які часто трапляються в горах.