Hrvatski relej i ‘crna kutija’ su svjetski hit jer sigurno sprečavaju havarije

Kad 2018. godine krene punim pogonom, Hidroeléctrica de Pescadero-Ituango na istoku Kolumbije bit će prema svim pokazateljima golema hidroelektrana: betonska brana visoka 225 metara u akumulaciji dugoj 79 kilometara zadržavat će 2,7 milijuna prostornih metara vode, a struju će proizvoditi osam turbina i generatora snage 337 MVA. No, u tim golemim rotacijskim električnim strojevima, uz onu korisnu, nastajat će i nevidljiva, parazitska i podmukla osovinska struja koja nagriza ležajeve osovina pa se oni počinju pregrijavati, a strojeve potresati razorne vibracije...

Tada nema druge nego turbine i generatore vrijedne po nekoliko milijuna dolara isključiti, demontirati i zamijeniti ležajeve. Struja se za to vrijeme ne proizvodi, a štete su goleme.

Da se to ne bi dogodilo, da bi se znalo kolike su osovinske struje i da bi se spriječilo njihovo nagrizajuće djelovanje, u osam agregata Ituanga ugrađuju se senzori i napredni mikroprocesorski sustavi koji čine relej za zaštitu od osovinskih struja. Sustavi će neprekidno mjeriti brojne parametre, a kada njihove vrijednosti izađu iz prihvatljivih okvira, ako zaprijeti havarija, počet će zapisivati podatke kojima operateri elektrane mogu pristupiti lokalno i putem weba.

Ti releji koji se upravo ugrađuju u Ituango razvijeni su i proizvedeni na zagrebačkoj Trešnjevci, u tvorničkom krugu Končar - Elektroindustrije, točnije u Končarevu Institutu za elektrotehniku.

- Osovinske struje koje razaraju ležajeve rotacijskih strojeva nastaju unatoč brojnim zaštitnim mjerama i ‘trikovima’ - kaže Siniša Marijan, predsjednik Uprave Instituta. “A ležajevi se ne mogu jednostavno zamijeniti, to je posao koji traje danima, za to vrijeme stroj ne proizvodi i gubici mogu biti enormni.”

“To je naš hit-proizvod, prošle godine izvezli smo ga, osim u Kolumbiju, u Brazil, Norvešku i Portugal. ‘Veliki igrači’ nas prilično hvale zbog njega. Može se ugraditi ne samo na nove, nego i na postojeće turbine i generatore.”

Vibracije i istrošenost

Osim releja važni izvozni proizvodi Instituta su brojni sustavi monitoringa rotacijskih strojeva, prije svega tzv. crna kutija koja otkriva nepreciznu sinkronizaciju, asimetriju u radu, vibracije i istrošenost te preopterećenost stroja, odnosno sva neregularna stanja. U slučaju incidenta pokazuje i tko je kriv za štetu: proizvođač stroja koji daje jamstvo, ili kupac koji je koristio stroj na neregularan način.

No, relej za zaštitu od osovinskih struja i “crna kutija” za rotacijske strojeve nisu jedini proizvodi razvijeni dijelom ili sasvim u Končarevu Institutu. Udio prodaje novih proizvoda i usluga u 2015. godini za Grupu Končar dosegnuo je 10,7 posto ukupnih prihoda od prodaje.

Noću po ledenoj hladnoći, a danju nad užarenim pustinjskim pijeskom Katara rad oko 200 velikih transformatora različitih proizvođača neprekidno nadzire 200 “sustava za monitoring transformatora”. I oni su proizvod Instituta s nekadašnje “radničke”, a danas hi-tech razvojne četvrti Zagreba. To su metalni ormarići pričvršćeni na transformatore koji laiku izgledaju kao njegov sastavni dio, a zapravo su složeni sklop senzora, računala, memorija i komunikacijske opreme.

Da bi se kontrolirao rad transformatora, periodički se provode brojna dijagnostička ispitivanja pri kojima se, među ostalim, iz njih uzimaju uzorci ulja (koje služi kao izolator i rashladna tekućina) i analiziraju se u laboratoriju za fizikalno-kemijska ispitivanja Končareva Instituta u Zagrebu. No, to se čini jednom na godinu, a ponekad se u vremenu između dviju analiza može naglo dogoditi neki kvar transformatora, a tada bez struje mogu ostati ne samo čitavi manji gradovi ili gradske četvrti, nego i dijelovi zemlje. I veliki transformatori, baš kao i agregati hidroelektrana, stoje i po nekoliko milijuna dolara, no ako im se dogodi havarija, štete su i nekoliko puta veće.

- Da se to ne bi dogodilo, mi smo razvili rješenje koje zovemo TMS, Transformer monitoring system - kaže Siniša Marijan. “To je ‘holter za transformatore’. Kao što srčani bolesnici nose holter koji zapisuje rad njihova srca da bi ga liječnik specijalist mogao analizirati i postaviti dijagnozu i odrediti liječenje, tako i TMS danonoćno analizira i snima rad transformatora pa preko interneta alarmira operatere mreže ako se u njemu počne događati nešto nenormalno, ako se pojave plinovi, vlaga, prekomjerno zagrijavanje... Operateri tada mogu isključiti transformator ili smanjiti njegovo opterećenje i tako spriječiti havariju i produljiti mu radni vijek.”

Pilot-proizvod

U trenutku kad smo razgovarali s njegovim predsjednikom Uprave, Institut je jednu seriju TMS-ova otpremao za Južnu Koreju, za Hyundai Heavy Industries. Hyundai u zadnje vrijeme sustave za monitoring svojih transformatora kupuje isključivo od Končara, i izvozi ih u druge zemlje. Ti mali “ormarići” su najzaslužniji što se prihod od direktnog izvoza Instituta lani udvostručio u odnosu na prethodnu godinu, odnosno, što se od 2010. do 2015. sa 2,5 povećao na čak 17,5 milijuna kuna.

“Holter za transformatore” možda je najbolji primjer kako u Končaru na zagrebačkoj Trešnjevci nastaju novi visokotehnološki proizvodi za domaće potrebe i za izvoz.

- Kad se u transformatoru počne događati nešto loše, njegov rad se zaustavi. Ali, bilo bi jako loše ako bi se transformatori isključivali zbog lažne dojave. A da se to ne bi događalo, treba jako dobro poznavati transformatore... - kaže predsjednik Uprave Instituta. “A kako mi to znamo? Tako što naši ljudi iz Instituta surađuju s Končarevim tvornicama transformatora u istraživačkim i razvojnim projektima i imaju ekspertna znanja o transformatorima.”

Nakon razvoja i projektiranja, Končareva tvornica energetskih transformatora u Jankomiru dopustila je Institutu da 2005. svoj pilot-proizvod TMS-a “okači” o njihov transformator.

- Znate, svi proizvođači rotacijskih strojeva i transformatora baš i nisu ljubitelji monitoringa, oni baš i ne žele, osim ako nisu sigurni u kvalitetu svojih proizvoda, da netko trajno analizira njihove proizvode jer može detektirati i neke tvorničke pogreške - prisjeća se Siniša Marijan prvih koraka TMS-a. “Prolazile su godine, a naš je sustav korišten gotovo isključivo na Končarevim transformatorima. No, tada su i kupci transformatora ostalih proizvođača počeli zahtijevati da transformatori imaju monitoring pa ga sada i neke druge tvornice naručuju od nas...”

Ukratko, Končar - Institut za elektrotehniku danas je jedan od tri u svijetu vodeća proizvođača najsofisticiranijih sustava za monitoring transformatora. Taj i drugi njegovi vlastiti proizvodi omogućavaju Institutu da bude samostalna tvrtka: ostala društva Grupe Končar mogu od njega naručivati usluge i proizvode, ali ne moraju.

S druge strane, Končarevim tvornicama tramvaja, vlakova, generatora, motora, rasklopnih i drugih postrojenja i samo postojanje Instituta pretpostavka je za njihov vlastiti razvoj zahvaljujući stručnjacima i brojnim laboratorijima te ispitnim stanicama Instituta. Ali, sve što zaradi sam ili prodajom usluga i proizvoda drugim Končarevim društvima, vlasnik ostavlja Institutu za njegova daljnja ulaganja i razvoj.

Institut zarađuje od Končarevih tvornica, ali istovremeno im i pomaže da one povećaju paletu svojih proizvoda i učine ih boljima i konkurentnijima. To je u Hrvatskoj doista jedinstvena simbioza znanosti, tehnologije i industrije, toliko željena i prizivana, ali doista ostvarena malo gdje drugdje.

Fotonaponski pretvarač

Primjerice, Končarevoj tvornici energetskih transformatora potrebni su “holteri”, ali ne samo oni, nego i vlastita električna energija za rad tvornice. Stoga su odlučili na ravnim krovovima svojih proizvodnih hala postaviti fotonaponsku elektranu. A tko će projektirati elektranu i za nju razviti energetske pretvarače? Ponovo Institut!

I fotonaponski pretvarač od 200 kW u laboratoriju Instituta za laika je samo metalni ormar prepun elektroničkih sklopova. No, priključen na simulatore fotonaponskog polja, taj ormar krije originalni, vlastiti, i hardver i softver, može raditi u “otočnom radu” (nepovezan s javnom mrežom), a može i višak proizvedene struje vraćati u javnu elektrodistributivnu mrežu. Nakon što su studije pokazale isplativost, davat će energiju iz fotonaponskih panela Končarevoj tvornici, ali istovremeno je i poligon za usvajanje novih znanja i stvaranje palete novih proizvoda.

Mnoge proizvode koje Institut razvije druga Končareva društva preuzmu pa ih sama proizvode i prodaju. Tako je s digitalnim regulatorom napona koji će se ugraditi u nuklearnu elektranu Krško pri rekonstrukciji, tako je bilo s energetskom opremom za Končareve tramvaje i vlakove: od Instituta ih je preuzelo društvo Končar - Elektronika i informatika i nastavilo ugrađivati u ZET-ove tramvaje i vlakove HŽ Putničkog prijevoza, ali i pojedinačno prodavati na globalnom tržištu.

Institut, međutim, ne prodaje samo razvoj i uređaje koje razvije, nego i vrhunske ekspertne usluge svojih ispitnih stanica i laboratorija. Prošle godine investirao je gotovo pet milijuna kuna u “gluhu komoru” za elektromagnetske valove. U njoj se mjeri elektromagnetsko zračenje, ali i otpornost na zračenje iz okoline, raznih proizvoda - od PC-a, preko radara i sonara, do elektromotora. Naručitelji međunarodno priznatih Končarevih certifikata i ispitnih izvještaja dolaze iz Hrvatske, ali i iz Meksika i s Novog Zelanda: i njima se isplatilo slati svoje proizvode na ispitivanje i certificiranje čak u Zagreb.

Nova komora za elektromagnetske valove pridružila se, javnosti već dobro poznatim, Institutovim laboratorijima, gdje se nalaze zvučna (“prava...”) “gluha komora” i komora za ispitivanje na hladnoću i vrućinu. - Naši su brojni laboratoriji i njihova oprema jako skupi, ali nam osiguravaju stratešku prednost - kaže predsjednik Uprave Instituta.

No, ono što je vjerojatno najveća vrijednost Končareva Instituta je njegovo akumulirano znanje i iskustvo iz elektroenergetike i transporta, primjerice iskustvo u razvoju takozvanih sigurnosno kritičnih uređaja za željeznička vozila i pružne prijelaze. Upravo zahvaljujući tom znanju i iskustvu, Institut je ovih dana osvojio istraživačku “zadaću iz snova”, nešto doista jedinstveno, nešto čime se dosad nikada nije bavio, nešto za što nije ni pomišljao da bi ikada mogao učiniti.

Mnoge tvornice i trgovačke kuće u Hrvatskoj i u svijetu, od Podravke do Amazona, koriste golema skladišta, s kilometarskim policama, u kojima robu donose i odnose roboti. U ta skladišta ljudi ne mogu kročiti jer bi ih robotizirani kranovi i “ruke” zgnječili i pregazili. A kad se nešto pokvari pa ljudi ipak moraju ući u skladište, roboti se moraju ugasiti, rad na dopremi i otpremi robe se zaustavlja i poduzeća trpe veliku štetu.

Roboti i ljudi

Da se to ne bi događalo, u okviru Obzora 2020 (eng. Horizon 2020), najvećeg inovacijskog programa za razdoblje 2014. - 2020., Europska unija je odobrila projekt “Sigurno međudjelovanje robota i ljudi u logističkoj primjeni u visoko prilagodljivim skladištima” ili skraćeno SafeLog.

Končarov Institut našao se u odabranom društvu i ima zadatak razviti i proizvesti prototip “prsluka” koji će ljudi nositi na sebi da mogu ući i raditi u robotiziranom skladištu, a da ih roboti “prepoznaju” i izbjegnu. “Prsluk” će komunicirati s robotima i računalima, a ljudi će izbjeći ozljede i sačuvati život. Uz Končar, u projektu su još i njemački instituti Karlsruhe i Fraunhofer, jedna od vodećih tvrtki u svijetu u području automatizacije i logistike Swisslog, te Tehničko sveučilište u Pragu i zagrebački FER.

- Ponosni smo jer do sada nitko iz Končara nije sudjelovao u nekom Obzor 2020 europskom projektu - kaže Siniša Marijan. “To je nešto što do sada nismo radili, ali je posve u skladu s našom filozofijom da ulazimo u nove niše i nove projekte iz područja za koje smo kompetentni. Jer, kad prestanete ulagati i razvijati kompetencije, onda ste gotovi.”