MHE Prančevići 2021 glavni projekt izgradnje sustava tehničkog hlađenja strojarnice male hidroelektrane s funkcijom smanjenja radne temperature kod kritičnih temperatura zbog velikih toplinskih disipacija instalirane tehničke opreme. Povećanje temperature strojarnice iznad radne nominalne djeluje negativno na dugoročno korištenje ugrađene opreme.
Predmet strojarskog projekta je razrada mogućih tehničkih rješenja hlađenja prostora strojarnice male hidroelektrane Prančevići sa svrhom smanjenja temperature zraka strojarnice i dovođenje u nominalno stanje temperature ulja koje podmazuje ležajeve generatora.
Zahvat vode za potrebe MHE Prančevići izveden je u desnom boku brane Prančevići uz ulaznu građevinu lijevog dovodnog tunela GHE Zakučac. HEP proizvodnja objavila je novi natječaj za izradu novog tehničkog rješenja čišćenja usisne rešetke da se smanji količina krupne tvari koja bi mogla ući u sustav prema turbini MHE Prančevići. Procjena je da je na mjestu zahvata očekivana srednja temperatura vode 18°C.
Od zahvata vode u strukturi brane vodi se čelični cjevovod promjera 1600 mm koji je postavljen slobodno u prostoru te nije izoliran. Obzirom na veliku brzinu vode koja prolazi kroz cjevovod zanemaruje se potencijalno povećanje temperature vode do same strojarnice koja je udaljena oko 90 m nizvodno. U tijelu brane na dovodnom cjevovodu ugrađen je leptirasti zatvarač s dvostrukim ekscentrom s reduktorom i elektromotonim pogonom na produljeno vreteno reduktora. Minimalna radna razina vode je 267.00 m.n.m. u akumulacijskom jezeru. Ispod te kote agregati HE Zakučac ne smiju raditi da ne bi došlo do uvlačenja zraka u dovodne tunele što je i minimalna visina da se ostvari dostatan pretlak za rad sustava hlađenja.
Akumulirana voda se dovodi pomoću neizolirane čelične cijevi u prostor strojarnice hidroelektrane. Temperatura dovedene vode je relativno stabilna tijekom godine te se kreće oko 18 °C. Kroz strojarnicu struji prisilno okolišnji zrak koji ima varijabilnu temperaturu tijekom godine, a varijabilna je i relativna vlažnost zraka koji se ubacuje u strojarnicu. Na neizoliranoj čeličnoj cijevi kao i na Francisovoj turbini ponekad dolazi do kondenzacije vlage zraka strojarnice nakon čega kondenzirana vlaga kaplje po podu strojarnice. Predlaže se oblaganje cijevi toplinskom izolacijom s parnom branom za sustave hlađenja da se onemogući nekontrolirano kapljanje vode po strojarnici.
Strojarnica je izgrađena kao AB monolitna građevina i smještena je u prirodnom proširenju desne obale rijeke Cetine te je udaljena oko 90 m od brane Prančevići. Strojarnica ima ugrađene prozore za prirodno osvjetljenje koji se ne otvaraju već se svježi zrak dovodi prisilno u prostor strojarnice preko pocinčanih kanala. Građevina nije posebno izolirana pa će se uzeti u obzir toplinski dobitci sunčevog zračenja tijekom ljeta na rashladno opterećenje strojarnice.
Tijekom rada elektrostrojarske opreme dolazi do oslobađanja toplinske energije zbog tehničkih karakteristika opreme koja tijekom energetskih transformacija generira gubitke koji se manifestiraju u obliku toplinske energije koja se disipacijom širi kroz prostor strojarnice. Toplinske disipacije elektrostrojarske opreme zagrijavaju prostoriju zbog čega nije potreban dodatan poseban sustav grijanja.
Tijekom zime i remonta opreme minimalna radna temperatura strojarnice održava se na 12°C pomoću ugrađenih električnih grijalica 4 x 10 kW. Da se onemogući zaleđivanje opreme minimalna temperatura strojarnice iznosi 4°C te se ona održava tijekom noći pomoću električnih grijalica 4 x 10 kW. Odabrane su električne grijalice kao najjednostavniji tehnički sustav koji se vrlo malo aktivira u ukupnoj radnoj bilanci strojarnice.
U prostoru strojarnice ugrađena je elektrostrojarska oprema za generiranje električne energije: horizontalna Francis turbina, trofazni sinkroni generator, predturbinski leptirasti zatvarač, rasklopno postrojenje 10 kV, električna mosna dizalica, ormari s električnom opremom te blok transformator.
Volumen strojarnice je oko 1500 m3 te zgrada nije toplinski izolirana stoga dolazi do dodatnog dogrijavanja strojarnice direktnom sunčevom insolacijom tijekom sunčanih dana što dodatno otežava rad sustava. Da se onemogući pregrijavanje prostorije strojarnice ugrađen je sustav prisilne ventilacije koji se sastoji od dvije funkcijske cjeline.
Prvi element su kanali za dovod svježeg zraka dimenzije 1600x500 mm koji su spojeni s fasadnom aluminijskom rešetkom u gornjoj zoni strojarnice. Kanali su provedeni do podrumske etaže strojarnice gdje se ubacuje svježi okolišnji zrak. Pri dnu ventilacijskog kanala smještena je gruba rešetka za uklanjanje krupnih materijala u zraku. U pocinčanim kanalima su ugrađene regulacijske žaluzije Belimo tip NFA-S2 1600x500 pomoću kojih se regulira količina svježeg zraka te se istovremeno žaluzije zatvaraju u slučaju požara da se onemogući dovod kisika u strojarnicu.
Drugi element sustava ventilacije su zidni ventilatori koji imaju funkciju da pomoću potlaka odsisavaju zrak iz strojarnice te stvorenim potlakom dovode zrak preko limenih kanala ugrađenih na suprotnom dijelu prostorije. Odsisni ventilatori su smješteni pri vrhu jugoistočne fasade.
Mjerenjem istrujnih brzina na odsisnim ventilatorima kod maksimalnog broja okretaja ventilatora utvrđen je protok zraka s dva aktivna ventilatora od 7,10 m3/s ili 25.600 m3/h. Odvedeni zrak strojarnice se nadoknađuje preko dovodnih ventilacijskih kanala u donjem sjeverozapadnom dijelu strojarnice. Smještajem opreme generirano je prisilno strujanje zraka preko turbine i generatora kroz prostor strojarnice, potom kroz podnu rešetku te u konačnici strujanje prema odsisnim ventilatorima.
U prostoru strojarnice ugrađeni su termostati koji šalju signal prema procesnoj stanici koja dalje preko frekventnih pretvarača upravlja radom odsisnih ventilatora. Na galeriji neposredno uz ulazna vrata ugrađena je podna rešetka kroz koju se usisava topli zrak u zoni generatora elektrane. Ugrađeni su prozori koji se mogu ručno otvoriti prema potrebi za dodatan dovod svježeg zraka u strojarnicu.
Ovom opremom se održava temperatura u strojarnici usisavanjem svježeg okolišnjeg zraka. Temperatura strojarnice se može na ovaj način održavati dok je temperatura vanjskog zraka dovoljno niska. Tijekom ljeta kod visokih vanjskih temperatura prestaje mogućnost hlađenja strojarnice samo s okolišnjim zrakom te se nameće potreba ugradnje dodatnog sustava hlađenja koji bi na sebe primio viškove disipirane toplinske energije opreme strojarnice.
Zatečeno tehničko rješenje hlađenja strojarnice predviđa prisilno strujanje okolišnjeg zraka koji se usisava u strojarnicu te na sebe prima svu oslobođenu disipiranu toplinsku energiju tehničke opreme. Tijekom ljeta na mikrolokaciji strojarnice javljaju se dani s temperaturama iznad 35°C okolišnjeg zraka. Visoke ljetne temperature zraka smanjuju mogućnost hlađenja strojarnice predviđenim tehničkim rješenjem prisilne ventilacije vanjskog zraka jer se smanjuje toplinski kapacitet vanjskog zraka i mogućnost da vanjski zrak na sebe primi svu disipiranu toplinsku energiju ukupne očekivane toplinske snage 120 kW.
Tijekom većine dana pogona sustav prisilne ventilacije ima mogućnost hlađenja strojarnice no ispadi elektrane iz pogona su mogući tijekom ljetnog perioda i visokih temperatura zraka okoliša. U ljeto 2017. godine došlo je do ispadanja agregata s elektroenergetske mreže zbog aktivacije zaštite visoke temperature PS ležaja generatora. Pogon MHE Prančevići tijekom jednog radnog dana ima mogućnost ostvarenja prihoda od cirka 20.000,00 kn pa svaki dan neplaniranog prekida pogona stvara gubitke tvrtki HEP Proizvodnja d.o.o.
Pogonskom analizom razloga javljanja alarma uočeno je postepeno povećanje temperature ulja ležaja u periodu od desetak dana. Kada je postignuta kritična temperatura ulja ležaja iz sigurnosnog razloga generator se automatski isključio s mreže i prestao je generirati električnu energiju. Razlog ispada generatora su bile relativno visoke temperature okolnog zraka na području oko strojarnice MHE Prančevići u iznosu od 36°C. Izvedenom mehaničkom prisilnom ventilacijom nije bilo moguće sniziti temperaturu ulja 63,27 °C u generatorskom ležaju jer je temperatura zraka u strojarnici iznosila 36 °C. Istovremeno generatorski ležajevi su postigni temperaturu od 75,25 °C.
Glavni projekt termotehnike
Dario Hrastović, dipl.ing.stroj.
