40 DE ANI DE EXPLOATARE A CHE PORTILE DE FIER ITRECUT, PREZENT, PERSPECTIVE

1

April 13, 2023

Date generale SH Portile de Fier

2

•SH Portile de Fier este una din cele 13 sucursale ale Hidroelectrica Bucuresti si administreaza patrimoniul Hidroelectrica din cadrul celor doua Sisteme hidroenergetice si de navigatie (Portile de Fier I si Portile de Fier II) de pe fluviul Dunarea, avand in componenta 3 centrale hidroelectrice (cu un numar total de 16 agregate de mare putere), barajele aferente si 3 ecluze

•Puterea instalata (in acest moment): 1463,8 MW•Putere instalata (la finalul retehnologizarii agregatelor • de la Portile de Fier II): 1481,4 MW•Productie de energie (anul mediu hidrologic):

6550 Gwh (cca 40% din cadrul Hidroelectrica)•Servicii tehnologice de sistem (% in cadrul Hidroelectrica):

65%-70% (cca 1.9 milioane hMw pe an - banda in reglaj secundar)•Productie de energie de la punerea in functiune (la 30.4.2012): SHEN

Portile de Fier I cca 224.000 GWhSHEN Portile de Fier II cca 36.000 Gwh

SHEN Portile de Fier I si II s-au executat si dezvoltat in colaborare cu partea sarba in urma incheierii unor acorduri intre guverne

April 13, 2023

Date generale SHEN Portile de Fier I

3

•Sisteme hidroenergetic si de navigatie Portile de Fier I este amplasat pe fluviul Dunarea la km 943 si are in componenta :

-o centrala hidroelectrice echipata cu cu un numar de 6 agregate de mare putere de tip Kaplan cu o putere nominala instalata de 6 x 194,4 = 1167,4 MW

-o ecluza in doua trepte-barajul deversor cu 7 din cele 14 stavile aferente partii romane

•Productie de energie (anul mediu hidrologic): 5241 Gwhfata de o productie inainte de retehnologizare de 5120 Gwh

•Asigurarea conditiilor de navigatiei in sectorul respectiv al Dunarii •Servicii tehnologice de sistem (% in cadrul Hidroelectrica):65%-70% in ultimii 5 ani (in medie cca 1.9 milioane hMw pe an - banda in

reglaj secundar)

April 13, 2023

Acordurile dintre Guvernele Romaniei si fostei Iugoslaviiin baza carora s-au executat obiectivele

4

DOCUMENT

CE APROB

A REGIM

UL

NIVELE LA

GURA NEREI/ baraj PF1

(mdMA)

CHE PORTILE DE FIER I

Mw Gwh/an

Centrala de baza PORTILE

DE FIER IIMw Gwh/an

Centrala suplimentara

GOGOSU Mw Gwh/an

ACORD

1963

68,00 / 63,00

1.050 5.250

ACORD

1977

69,50 / 63,00

1.050 5.120 216 1.200

ACORD

1987

>69,50 / 63,00

1.050 5.120 216 1.200 54 84

ACORD

1999

>69.50 / 63.00

1.140 5.241 216 1.200 54 84

ACORD

2005

>69,50 / 63,00

1.140 5.241 252 1.240 63 94

April 13, 2023

Date hidrologice aferente amenajarii Portile de Fier I

5April 13, 2023

Date tehnice centrale SHEN Portile de Fier I

6April 13, 2023

Date tehnice ecluza SHEN Portile de Fier I

7April 13, 2023

Numarul de ecluze: 2 (1 +1)Tip ecluze: in doua trepteDimensiunile sasurilor 310 x 34 m

Date tehnice baraj deversor SHEN Portile de Fier I

8April 13, 2023

SHEN PORTILE DE FIER IINCEPUTUL

Sistemului Portile de Fier I s-a construit in perioada 1964 – 1971- 6 septembrie 1964 s-au inaugurat lucrarile de constructie- Primul agregat din centrala (HA1) a fost pus in functiune in data de 14 august 1970- Celelalte agregate s-au pus succesiv in functiune pana in noiembrie 1971- Inaugurarea oficiala a SHEN Portile de Fier I s-a facut la data 16 mai 1972

In fiecare an data de 16 mai este considerata de salariatii SH Portile de Fier drept “Ziua Portilor de Fier”

Am ajuns la 40 de ani !!

9April 13, 2023

CHE PORTILE DE FIER IEXPLOATAREA

10April 13, 2023

19701972

19741976

19781980

19821984

19861988

19901992

19941996

19982000

20022004

20062008

20100.000

1000.000

2000.000

3000.000

4000.000

5000.000

6000.000

7000.000

8000.000

9000.000

Productia de energie Sisteme Portile de Fier M

wh

SHEN PORTILE DE FIER IEXPLOATAREA

Evolutia debitului mediu anual afluent si asigurarea anuala

11April 13, 2023

19701972

19741976

19781980

19821984

19861988

19901992

19941996

19982000

20022004

20062008

20100

100020003000400050006000700080009000

Debit mediu anual

0

20

40

60

80

100

120

Asigurarea

CHE PORTILE DE FIER IEXPLOATAREA

Evolutia numarului de ore de functionare

12April 13, 2023

1970 - 1985 1985-1999 2000-20110

50

100

150

200

Numar mediu de porniri/opririHA1 HA2 HA3 HA4 HA5 HA6

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

dupa rthinainte de rth

Rezultatele experientei in exploatare la CHE Portile de Fier I

Experienta in exploatare cu agregatele inainte de retehnologizareProblemele principale in exploatarea agregatelor neretehnologizate au fost:- Fenomen de cavitatie pe fata fara presiune a paletei si pe bordul exterior al paletei

rotorului pe suprafete relativ mari (m2)si adancimi relativ mici (ordinul mm)- Fisuri pe palete rotor pe bordul de fuga spre exterior si axul paletei spre butuc- Cavitatie, fisuri pe zona usii de acces , desprinderi de blindaj la camera rotorului- Fisuri la coloanele statorului in zona sudurilor coloanelor cu inel superior/ inferior- Gripaj pe pastilele lagarului axial- Imbatrinire a izolatiei infasurarii statorului si urme de descarcari partiale- Impanare deficitara a barei in crestatura si tratare deficitara a acoperirilor

semiconductoare, etc.- Slabiri ale miezului magnetic, joc in planele de separatie, ondulari pachete element

Exista inca doua centrale identice cu CHE Portile de Fier I – HE Djerdap I (sora geamana) si Sobradinho in Brazilia (pusa in functiune putin mai tarziu 1978)

Toate aceste probleme s-au formulat si si-au gasit rezolvare prin solutiile adoptate la retehnologizare, rezultatul fiind dovedit de experienta in exploatare din prezent

13April 13, 2023

CHE PORTILE DE FIER IMARIREA PUTERII SI RETEHNOLOGIZARE

Cercetari preliminare – dorinta permanenta de valorificare cat mai eficienta a potentialului

• HCM 2996/29.12.1966 s-au aprobat indicatorii tehnico-economici puterea instalata fiind de 1025 MW

• Inca din primii ani de exploatare agregatele au fuctionat cu 175 MW putere maxima, aceasta fiind permisa de limitarea deschiderii aparatului director. prin Decretul 434/31.10.1987 de aprobare a procesului verbal de receptie s-a oficializat puterea instalata a centralei la 1050 MW.

• In anul 1975 s-a contractat cu furnizorul un studiu pentru determinarea posibilitatilor de crestere a puterii turbinelor=> marirea puterii la cupla turbinei de la 178 MW la 194 MW marirea puterii turbinei de la 140 MW la 156 MW la cadere de 21,4 m

caderea de calcul modificata de la 27,17m la 26,5m• Functionare experimentala din 5.06.1976 pana in 30.05.1980

constatandu-se probleme in exploatare legate de cresterea eroziunii cavitationale, crestere nivel vibratii si temperaturi bobinaje, lagar axial si sisteme de excitatie

14April 13, 2023

CHE PORTILE DE FIER IMARIREA PUTERII SI RETEHNOLOGIZARE

In anul 1980 s-a decis prin Aviz CTE al Ministerului ca functionarea sa fie limitata la maxim 20 minute, 40-50 de ore pe an la Pmax=187 MW

Etapele de stabilire a solutiei optime de echipare si relatia cu partea sarba• Fiind vorba de modificare de parametrii activitatile s-au desfasurat sub

coordonarea Comisiei mixte pentru Portile de Fier• De la Sesiunea 39 si pana la Sesiunea 57 (intr-o perioada de 9 ani) s-au

parcurs toate etapele necesare de la elaborarea studiilor pana la semnarea Acordului intre Guverne in 1999.

• S-a ajuns la stadiul de elaborare si punere de acord a documentatiilor tehnice pentru retehnologizare

• S-a decis executia lucrarilor fiecare pe partea sa in intr-o dinamica proprie• In prezent partea romana a executat lucrarile de retehnologizare in

perioada 1999 – 2007, partea sarba fiind in stadiul de a avea un agregat retehnologizat si unul in curs de retehnologizare.

15April 13, 2023

CHE PORTILE DE FIER IRETEHNOLOGIZARE

Premizele principale ale procesului de retehnologizare- hidroagregate cu uzura fizica si morala cu un numar de ore de functionare de aproape 200.000 de ore;- componentele vitale turbina si generator erau la limita duratei de viata- posibiliati tehnice de crestere a capacitatii instalate in centrala in vederea prelucrarii mai bune a potentialului in perioadele de viitura

Obiectivele principale ale procesului de retehnologizare- pregatirea agregatelor pentru un nou ciclu de viata cu conditia utilizarii unui numar cat mai mare din ansamblurile agregatului existent - cresterea capacitatii instalate in centrala in vederea prelucrarii mai bune a potentialului in perioadele de viitura- cresterea performantelor agregatelor prin cresterea randamentelor- pregatirea sistemelor de automatizare, comanda si control si pentru exploatare prin comanda la distanta de la un centru dispecer

16April 13, 2023

CHE PORTILE DE FIER IComparatie intre principalii parametri inainte si dupa executia

lucrarilor de retehnologizare a agregatelor Existent

Retehnologizat Puterea nominala la cupla turbinei 178 MW 200 MWDebitul maxim instalat 725 mc/s 840 mc/sCaderea nominala/max/min 27,17/31,5/20 m 25,6/31,5/20

mPuterea nominala la bornele generatorului 175 MW 194,4 MWPuterea aparenta la bornele generatorului 190 MVA 216 MVATensiune normala la borne 15,75 kV 15,75 kVIn urma executiei lucrarilor s-au realizat urmatoarele:• Rezolvarea tuturor problemelor de exploatare din primul ciclu de viata• cresterea puterii instalate pe fiecare agregat cu 19,4 MW =>116,4 MW pe centrala• domeniu de asigurare a reglajului secundar 134 MW/hidroagregat fata de 85 MW

la hidroagregatele neretehnologizate. • cresterea randamentului mediu ponderat al hidroagregatului cu 1,5%;• cresterea debitului instalat in sistem (6 hidroagregate) cu 690 mc/s; • cresterea randamentului generatorului la Pn si cos φn de la 98,2% la 98,44% 17April 13, 2023

CHE PORTILE DE FIER IDERULAREA PROIECTULUI

Lucrarile de retehnologizare s-au executat in perioada 01.07.1999 (retragerea primului agregat HA6) si 25.03.2007 (redarea in exploatare comerciala a ultimului agregat HA1)Toate garantiile functionale stipulate prin contract au fost indeplinite cu exceptia garantiei privind eroziunea cavitationala pe paletele rotorului turbinei (neindeplinita la HA1, HA5 si HA6).Exista convenit cu Contractantul modul in care se implementeaza si verifica solutia propusa de el pentru injdeplinirea garantiilor (solutia de nervura anticavitationala cu segmenti fixati cu bolturi, acoperiti cu material dur Stellite6) – solutia s-a implementat la HA5 si este in curs de verificare.

18April 13, 2023

Constatari in perioada de exploatare dupa retehnologizaresi implementarea conditiilor pietei reglementate

• Functionarea un numar sporit de ore in zona de randamante mai mici (P>180MW si/sau P<70 MW)

• functionarea un numar sporit de ore in zona cu potential mai ridicat de aparitie a fenomenului de cavitatie, urmare a cresterii debitului instalat pe agregat (P>180 MW)

• Fiind 6 UD-uri in CHE Portile de Fier I, pe perioada de functionare sub debitul multianual (5500mc/s) agregatele sunt incarcate nejudicios (unele functioneaza la putere maxima 190 MW, iar altele sunt oprite sau functioneaza in reglaj la puteri mici (sub 80 MW in functie de ordinul de reglaj)

• Pierderi energetice prin deversare chiar si la debite mici (pe perioada golului de sarcina si in conditiile productiei de energie eoliena crescuta) sau la debite mai mari in conditiile functionarii in reglaj secundar

• Uzuri mai mari in bucsele de bronz din butucului rotorului=> Necesitatea promovarii unor modificari ale reglementarilor in

domeniu si imbunatatirea mecanismelor specifice pietei pentru a le adapta mai bine parcului de productie din Romania, in vederea optimizarii operarii.

19April 13, 2023

SHEN PORTILE DE FIER IEXPLOATAREA DUPA RETEHNOLOGIZARE

Evolutia benzii de reglaj realizate in ultimii 10 ani

Se constata o crestere a benzii de reglaj realizate dupa redarea in exploatare a tuturor celor 6 agregate retehnologizate (aproape de 2 ori) urmare a benzii de reglaj generoase, de 134 MW/agregat

20April 13, 2023

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 20110

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

AnBanda hMw

Rezultatele experientei in exploatare la turbine similare

Experienta in Rusia pe agregate similare(informatii din articolul “Problems of reliability of composite materials for ecologically clean Kaplan turbines” prezentat la Conferinta Hydro 2010)Agregate cu diametre de 9,3-10m de la centralele cascadei de pe Volga

• La turbine Kaplan cu diametre peste 6m se constata o crestere a uzurilor bucselor din mecanismul de actionare datorita fenomenelor de deformatie care apar, mult mai mari decat cele rezultate din programele de calcul.

• Dupa mai bine de 10 ani de exploatare se constata ca intensitatea functionarii pe bucsele din mecanismul de actionare a paletelor rotorului la agregatele care functioneaza in reglaj pe reteaua europeana a Rusiei este cu un ordin mai mare decat la agregatele care functioneaza in regim de baza. Distanta de alunecare pe bucsa mare din ferestrele butucului este de 7-11 km pe an

Concluzii: Rezultatele calculelor si experimentelor de laborator nu sunt suficiente pentru agregatele de mari dimensiuniLa proiectare trebuie tinut cont atat de conditiile de functionare, cat si de deformatiile subansamblurilor aferente ansamblului rotor turbina

21April 13, 2023

SHEN PORTILE DE FIER IEXPLOATAREA AMENAJARII DUNARII

• Retehnologizarea grupurilor de la Sistemul Portile de Fier I a crescut debitul instalat pe fiecare grup de la 725 mc/s la 840 mc/s. Acesta a dus la o crestere semnificativa a serviciilor de sistem asigurate, dar si la o participare sporita a Centralei de la Sistemul Portile de Fier I la varful de sarcina a sistemului energetic roman.

• Sistemul Portile de Fier II are ca sarcina pe langa productia de energie si aplatisarea variatiilor generate prin functionarea Sistemului Portile de Fier I, avand o variatie admisa de 1,60 m (nivel maxin 41,00 mdMA si nivel minim 39,60 mdMA). Variatiile zilnice generate de grupurile retehnologizate prin functionarea lor variabila depasesc depasesc 1,60 m in domeniul debitelor 5000-8500 ms/s, ajugand pana la 2,0 m.

• Deoarece nu exista posibilitatea de a se diminua nivelul minim la Sistemul Portile de Fier II din cauza navigatiei (asigurarea pescajului minim) singura posibilitate este cresterea nivelului maxim la 41,40 mdMA (cota constructiva la Sistemul Portile de Fier II, coroborata cu cresterea capacitatii de prelucrare a agregatelor (de la 420 mc/s la 475mc/s la retehnologizare)

22April 13, 2023

SHEN PORTILE DE FIER IEXPLOATAREA AMENAJARII DUNARII

• Beneficiarul roman a propus aceasta solutie facand toate calculele energetice care evidentiau efectele pozitive ale acestei solutii si a convenit cu beneficiarul sarb trecerea la regimul 41,25/42,50 in data de 01.06.2001 (desi cota de proiect a nivelului maxim la Portile de Fier II este 41,49 in realitate cota maxima costructiva este 41,25 mdMA). Functionarea in acest regim a dus pana la sfarsitul anului 2011 un spor de energie de 537.742 Mwh, energie care s-a impartit in parti egale intre cei doi beneficiari.

• Retehnologizarea grupurilor de la Sistemul portile de Fier I a dus si o crestere a

randamentului care in perioada 25.07.2000-31.12.2011 a insemnat cca 85 Mwh produsi in plus de beneficiarul roman, in conditiile descrise mai sus. Cifra poate fi cu mult mai mare in situatia optimizarii functionarii la puteri in jurul optimului energetic al fiecarui hidroagregat.

23April 13, 2023

PORTILE DE FIER IIComparaţie între principalii parametrii înainte şi după

execuţia lucrărilor de “Reparaţie capitală cu modernizare”Puterea nominală la cupla turbinei 28 MW 32,5 MWDebitul maxim instalat 420 mc/s 475 mc/sCaderea nominala/max/min 7,45/12,0/2,5 m

7,8/12,0/2,5 mCăderea minimă pentru exploatarefără restricţii de timp 4 m 2.5 mPuterea aparentă nominală generator 27.55 MVA 32 MVA Factorul de putere nominal 0,98 0,98Tensiunea nominală la borne 6,3 kV 6,3 kVÎn rezumat în urma execuţiei lucrărilor s-au realizat următoarele:• creşterea puterii instalate pe fiecare agregat cu 4,5 MW, respectiv 4,45 MVA;• îmbunătăţirea randamentului mediu ponderat al hidroagregatului cu 2,2 %;• creşterea debitului instalat pe sistem (10 agregate) cu 550 mc/s, asta însemnând

mai mult decât debitul instalat al unui agregat retehnologizat;• sisteme de automatizare, comandă, control şi reglaj de ultimă generaţie,

corespunzătoare normelor in vigoare;24April 13, 2023

In loc de concluziiTrecutul exploatarii de peste 40 de ani constituie o baza de date si o experienta de

mare valoare pentru domeniul hidroenergetic al agregatelor Kaplan de mare putere.

In decursul timpului celor 40 de ani de exploatare s-au derulat activitati complexe , de mare raspundere si cu mare vizibilitate. Chiar si in aceste conditii de presiune credem ca s-a demonstrat profesionalism intr-o meserie de care multi de aici sunt mandri

Trebuie acordata o importanta deosebita utilizarii cat mai eficiente a resursei pe care o constituie potentialul Dunarii in zona Sistemelor Portile de Fier. Exista inca potential de valorificare suplimentara in amenajare si aceasta prin optimizarea functionarii amenajarilor

Importanta centralei pentru Romania si Sistemul energetic este foarte mare si merita acordata grija si atentia cuvenita . Ea reprezinta cu mult mai mult decat o serie de 6 casute cu 3 digiti (de pe sistemele SCADA) informatie pe care tehnologia de azi ne-o ofera tuturor, oriunde am fi.

VA MULTUMESC!

25April 13, 2023