Część 01 - Rockwell Automation

Komentarze

Transkrypt

Część 01 - Rockwell Automation
Energetyka wczoraj, dziś, jutro
Jachranka 2016
Łukasz Czarnota
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
1
Wstęp
Energetyka – dział nauki i techniki, a także gałąź przemysłu, która zajmuje się
przetwarzaniem dostępnych form energii na postać łatwą do wykorzystania przy zasilaniu
wszelkich procesów przemysłowych, a także napędzaniu maszyn i urządzeń używanych w
życiu codziennym.
W praktyce, energetyka obejmuje dostarczanie energii w dwóch postaciach:
Energii elektrycznej - dostarczanej do odbiorcy przewodami elektrycznymi, produkowanej
za pomocą turbin i prądnic napędzanych rozmaitymi źródłami energii,
Energii cieplnej - dostarczanej odbiorcy za pośrednictwem transportującego ciepło
nośnika, w szczególności może nim być para wodna pod dużym ciśnieniem, ogrzana
woda lub inne płyny. Do ogrzewania tych nośników stosuje się rozmaite źródła energii
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
2
Wstęp
Przemysł energetyczny składa się z dwóch części:
Elektrowni, ciepłowni i elektrociepłowni czyli Energetycznych sieci przesyłowych, czyli systemu
fabryk, w których energię pierwotną
urządzeń umożliwiającego przesyłanie energii do
przetwarza się na jej użyteczną postać
odbiorcy.
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
3
Źródła Energii Elektrycznej
Energetyka należy do sektorów
gospodarki o najbardziej
szkodliwym wpływie na
środowisko naturalne i zdrowie.
Na poziomie Unii Europejskiej
podejmuje się skoordynowane
działania na rzecz ograniczenia
tego szkodliwego wpływu
poprzez integrację polityki
energetycznej z polityką
ekologiczną
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
4
Sytuacja na rynku wytwarzania
Stan elektrowni i kierunki ich rozwoju w Polsce i na świecie.
Wytwarzana aktualnie energia elektryczna na świecie jest uzyskiwana w 66% ze
spalania paliw organicznych. Pozostałe 34% energii jest wytwarzane z paliw
rozczepianych oraz ze źródeł odnawialnych (woda, wiatr, słońce, biomasa)
Jednym ze skrajnych przypadków jest struktura wykorzystywania paliw w polskiej
elektroenergetyce w której ok 95% energii elektrycznej jest wytwarzane z węgla
(kamiennego i brunatnego).
W Polsce dominujący udział elektrowni opalanych węglem w produkcji energii
elektrycznej będzie się utrzymywał także w nadchodzących latach
Warunkiem dalszego rozwoju będzie przetwarzanie węgla na energię
elektryczną z maksymalnie wysoką sprawności przy jednoczesnym spełnieniu
norm w zakresie szkodliwych substancji (pyły, Sox, Nox a także CO2)
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
5
Energetyka a środowisko
Stan elektrowni i kierunki ich rozwoju w Polsce
Źródła istniejące
Wyszczególnienie
Rok obowiązywania
O mocy cieplnej powyżej O mocy cieplnej 100-500MW
500MW
od 1.01.2008
od 1.01.2008
O mocy cieplne powyżej 100MW
uruchomione po 27.11.2003
Emisja Sox [mg/m3]
400
2000-400
200
Emisja Nox [mg/m3]
500
600
200
Emisja pyłu [mg/m3]
50
100
30
Rok obowiązywania
PUBLIC
Źródła nowe
od 1.01.2016
od 1.01.2016
od 1.01.2016
Emisja Sox [mg/m3]
200 50%
250
88%
150 25%
Emisja Nox [mg/m3]
200 60%
200
67%
150 25%
Emisja pyłu [mg/m3]
20 60%
25
75%
10 67%
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
6
Energetyka a środowisko
Stan elektrowni i kierunki ich rozwoju w Polsce i na świecie
Globalna emisja CO2 osiągnęła w 2014 r. poziom 35,5 mld
ton, jednak ich wzrost roczny spowolnił się – wyniósł 1,2% w
porównaniu do średniego rocznego wzrostu w wysokości
2,9% w ostatnich dziesięciu latach. Z tych 35,5 mld ton CO2
tylko około 33% wytwarza energetyka. Resztę – inne
działy produkcji i życia na Ziemi, w tym: 28% transport, 20%
przemysł, 11% mieszkania i usługi oraz 8% rolnictwo. Na
państwa UE przypada około 11,2% światowych emisji.
Krajem o największej emisji są Chiny.
Polska zajmuje 22 miejsce. EU ma ograniczyć CO2 do
2030 o 40% a do 2020 o 20% w porównaniu do 1990r.
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
7
LC1
Energetyka a środowisko
Stan elektrowni i kierunki ich rozwoju w Polsce i na świecie
Kraje o największej emisji CO2
Światowa emisja CO2 [mln ton]
12000
10000
9761
8000
5994
3100%
6000
4000
3619
2088
2000
1657
1343
798
768
665
665
650
620
581
499
316
0
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
8
Slide 8
LC1
Lukasz Czarnota, 16/05/2016
Energetyka a środowisko
Stan elektrowni i kierunki ich rozwoju w Polsce i na świecie
Zależność CO2 od sprawności netto bloku
1200
Emisja CO2 mg/kWh
1000
800
600
400
200
0
Węgiel kamienny
30
1100
35
970
40
820
45
780
50
680
55
610
60
580
10% biomasy
1000
900
740
690
600
580
520
Gaz
700
600
500
450
400
380
350
Sprawność netto%
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
9
Energetyka dzisiaj i jutro
Utrzymanie Ciągu Pracy
Elastyczny, szeroki system sterowania procesem, który skraca czas przestoju w
celu maksymalizacji produkcji - niezawodność
Odpowiednio Dopasowane Rozwiązania
Rozwiązania do monitorowania, analizy i procesu kontroli w celu ochrony ludzi,
majątku i środowiska - bezpieczeństwo
Poprawa wydajności produkcji
Zintegrowane systemy i usługi, aby zminimalizować ryzyko i zwiększyć
wydajność produkcji - Integracja
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
10
10
Energetyka dzisiaj i jutro
Wiatr
Woda
Biomasa
Wytwarzanie
Przemysłowe
Geotermalna
PUBLIC
Solar
Konwencjonalna
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
1
11
Energia Węglowa, Gazowa i Biomasa,
Oferowane rozwiązania:
PUBLIC
DCS/SCADA
Magazynowanie paliwa
Nawęglanie
Optymalizacja i kontrola kotła
Kontrola spalania
Sterowanie turbiną parową, gazową
Kontrola zanieczyszczenia powietrza
Kontrola chłodni kominowych
Kontrola wyciągu spalin
Kontrola generatora
Stacja uzdatniania wody
Zabezpieczenia generatora
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. 12All Rights Reserved.
12
Woda
Oferowane rozwiązania:
PUBLIC
DCS / SCADA
Kontrola turbiny
Kontrola prędkości
Kontrola śluzy
Zasuwa odcinająca
Kontrola układu synchronizacji
Monitorowanie poziomu wody w
zbiorniku
Monitoring dystrybucji energii
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
13
13
Energia słoneczna
Oferowane rozwiązania :
PUBLIC
Stacje przekształtnikowe
Skrzynie łączeniowe
Kontrola położenia słońca
Kontrola wytwarzania
Sieć łącząca inwertery
Zarządzanie farmą słoneczną
SCADA
Historian
Bezpieczny zdalny dostęp
Infrastruktura sieci
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
14
14
Energia termalna
Oferowane rozwiązania :
PUBLIC
DCS/SCADA
Heliostaty
Piec Solarny
Pompy termotransferowe
Sterowanie turbiną parową
Układ kondensatu
Chłodnie kominowe
Skraplacze
Kontrola generatora
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
15
15
Energia wiatrowa
Oferowane rozwiązania :
PUBLIC
DCS/SCADA
Zarządzenia farmą wiatrową
Główne sterowanie generatorem
Regulacja prędkości
Sterowanie odchyleniem kierunkowym
Zintegrowany monitoring
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
16
16
Zastosowanie układów napędowych
Pompy:
Pompa wody zasilającej
Pompa kondensatu,
Pompa wody chłodzącej
Pompa obiegowa kotła
Pompa wspomagająca
Wentylatory:
Wentylator spalin
Wentylator powietrza pierwotnego
Wentylator powietrza wtórnego
Wentylator młynowy
Inne:
Przenośniki
Młyn węglowy
Sprężarki
Starter turbiny gazowej
PUBLIC
(Confidential – For Internal Use Only) Copyright © 2012 Rockwell Automation, Inc. All rightsCopyright
reserved. © 2016 Rockwell Automation, Inc.17All Rights Reserved.
17
Przemienniki częstotliwości
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
(Confidential – For Internal Use Only) Copyright © 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.
18
18
PowerFlex® 7000
Niezawodność Bezpieczeństwo Integralność
Bezpośrednie podłączenie przemiennika
częstotliwości bez konieczności stosowania
transformatora przekształtnikowego
Zakres napięcia: 2400 - 6600V
Zakres mocy: 400 - 7000kW
(max 25MW przy połączeniu równoległym)
Rodzaj chłodzenia:
powietrzem lub wodą
Standaryzacja konstrukcji:
rozmiar A; max [email protected]
rozmiar B; max [email protected]
rozmiar C; max [email protected]
(chłodzony wodą)
rozmiar D: max [email protected]
(heatpipe)
“B” Frame
(wysokiej mocy chłodzony powietrzem
/ heat pipe)
“C” Frame
(chłodzony wodą)
“B” Frame
(średniej mocy chłodzony powietrzem / heat sink)
“A” Frame
(chłodzony powietrzem)
Mo to r Cu rren t (A)
700
600
“C” Frame
500
400
300
“B” Frame
200
“A” Frame
100
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Motor Voltage (V)
PUBLIC
(Confidential – For Internal Use Only) Copyright © 2012 Rockwell Automation, Inc. All rightsCopyright
reserved. © 2016 Rockwell Automation, Inc.19All Rights Reserved.
19
PowerFlex® 7000
Niezawodność Bezpieczeństwo Integralność
Konstrukcja Direct-to-Drive
Prosta budowy przemiennika w rezultacie daje niższe
koszty operacyjne, niższe koszty instalacji i niższe
koszty utrzymania w porównaniu do napędów, które
wymagają izolujących transformatorów
przekształtnikowych
Zaleta Konstrukcja Direct-to-Drive:
Brak Transformatora
przekształtnikowego,
Brak wzmocnionej izolacji silnika,
Brak Specjalnych kabli ekranowanych
Prosty transport
Brak zabezpieczenia
transformatorowego,
Redukcja wagi całego systemu
PUBLIC
Brak filtra du/dt oraz filtra
sinusoidalnego
Poprawa współczynnika mocy
biernej,
Brak stosowania kosztownych filtrów
wyższych harmonicznych,
Brak strat transformatorowych
Brak chłodzenia transformatora
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
2
20
PowerFlex® 7000
Niezawodność Bezpieczeństwo Integralność
Zalety AFE
Zastąpienie transformatora dławikiem wejściowym
(Bardzo dobra sprawność,redukcja rozmiarów) poprawa
sprawności o 1,5%
Ta sama topologia prostownika i inwertera
Niska zawartość komponentów
Proste podłączenie- 3 kable wej / wyj
Brak konieczności stosowania zabezpieczenia
zwarciowego w obwodzie siłowym – ograniczenie prądu
przez dławik DC!!!
charakteryzuje naturalna możliwość zwrotu energii
hamowania do sieci bez konieczności stosowania
dodatkowych urządzeń!!!
M
6000V - AFE Drive
18 SGCT Prostownik
18 SGCT Inwerter
SUMA 36 SGCT
Najlepsze Komponenty x Mała Zawartość= Najwyższa Niezawodność
PUBLIC
(Confidential – For Internal Use Only) Copyright © 2012 Rockwell Automation, Inc. All rightsCopyright
reserved. © 2016 Rockwell Automation, Inc.21All Rights Reserved.
21
PowerFlex® 7000
Niezawodność Bezpieczeństwo Integralność
Zalety AFE
Praca 4 – kwadrantowa – dynamiczne hamowanie oraz zwrot
energii do sieci
Idealny do istniejących aplikacji
Przebiegi prądu i napięcia wejściowego oraz wyjściowe bliskie
sinusoidy, minimalizują do minimum zużycie silnika przez
minimalną zawartość harmonicznych oraz bardzo małego napięcia
narastania (du/dt), która nie generuje fali odbitej
M
Zminimalizowany czas pomiędzy naprawami (MTTR) przez małą
liczbę komponentów
Brak ograniczeń długości kabli
PUBLIC
(Confidential – For Internal Use Only) Copyright © 2012 Rockwell Automation, Inc. All rightsCopyright
reserved. © 2016 Rockwell Automation, Inc.22All Rights Reserved.
22
PowerFlex® 7000
Niezawodność
Symmetrical Gate Commutated Thyristor (SGCT) jest idealnym
półprzewodnikiem w aplikacjach SN
10-krotnie niższy współczynnik FIT (Failure in Time) vs IGBT
Niskie straty przewodzenia i przełączania
Małe, lekkie i łatwo dostępne podczas wymiany
Chłodzony z dwóch stron
Większa odporność na przeciążenia termiczne
W przypadku zwarcia brak wyładowania łukowego
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
2
23
PowerFlex® 7000
Niezawodność Bezpieczeństwo Integralność
Zwiększenie mocy zasilającej z wykorzystaniem PowerFlex 7000
Dostępne do 25 400 kW. Dzięki topologii prądowej przemiennika
częstotliwości możliwa jest praca równoległa dwóch przemienników na
jedno wspólne obciążenie. Hot-Backup - równoległa praca
przemienników częstotliwości do rezerwowania zasilania silnika.
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
24
24
PowerFlex® 7000
Niezawodność Bezpieczeństwo Integralność
PowerFlex® 7000 oferuje teraz zintegrowane funkcjonalne zabezpieczenia Safe Torque
Off. bezpieczny stan blokady momentu silnika (bezpieczne wyłączenie momentu), w
przypadku wystąpienia awarii, następuje działanie technologii bezpieczeństwa
bezpośrednio w funkcjach sterujących przemiennika zgodnie z EN 60204-1.
System kontroli może zostać uszkodzony
PUBLIC
Zbyt wysoka prędkość
Niespodziewane przyspieszenie przy małej prędkości
Niespodziewany start
Za szybkie, za wolne przyspieszanie i hamowanie
Brak możliwości zahamowania
Utrata kontroli nas urządzeniem
System bezpieczeństwa
Zapewnia środki bezpieczeństwa gdy system zawiedzie
Awaryjne zatrzymanie jeżeli potrzebne
Tryb bezpieczny aby uniknąć nieoczekiwanych ruchów
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
25
25
PowerFlex® 7000
Niezawodność Bezpieczeństwo Integralność
Type 1
Type 2
Type 2B
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
26
PowerFlex® 7000
Niezawodność Bezpieczeństwo Integralność
Zaprojektowany do przekierowania energii zwarcia, z
dala od personelu
Certyfikat bezpieczeństwa Typ 2B p
Ten poziom ochrony jest zachowany w przypadku
otwartych drzwi nN podczas prac serwisowych
Pomaga chronić pracowników, z przodu, z boku lub z
tyłu obudowy
Spełnia:
IEEE C37.20.7
CSA C22.2 No. 22-11 IEC 62271-200
IEC 62447-2
EEMAC G14-1
40 kA rated Drive System with ArcShield
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
27
27
PowerFlex® 7000
Niezawodność Bezpieczeństwo Integralność
Poprzedni Panel (PV550)
Nowy Panel (PVP6)
Komunikacja przez dedykowany moduł Netserver: obsługa poprzez lokalny DriveTerminal
lub poprzez PC przy użyciu FileExplorer lub InternetExplorer
Dotychczasowy panel tekstowy monochrom. -> Panel Graficzny Kolorowy 10”
Wewnętrzny system operacyjny -> Windows CE (komputer)
Lokalny -> Lokalny, zdalny, współdzielony po sieci Ethernet/IP
Obsługa 4 modułów językowych – Obsługa 9 modułów językowych
Wbudowany PDF Viewer, PowerFlex7000 Toolkit
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
28
28
PowerFlex® 7000 Referencje
Niezawodność Bezpieczeństwo Integralność
Wentylatory spalin na bloku 2 w Elektrowni Turów
2 x PF7000, 6kV, 250A, wykonanie Active Front End (D2D), realizacja dostawy 2012
Istniejące silniki ABB, 305A/6kV
Pompy wody sieciowej w Elektrociepłowni Bydgoszcz
2 x PF7000, 6kV, 120A, wykonanie Active Front (D2D), realizacja dostawy 2008
Istniejące silniki EMIT, 105/108A, 6kV
Wentylatory IOS na bloki 4, 5 i 6 w Elektrowni Turów
6 x PF7000, 6kV, 430A, chłodzenie wodne, wykonanie Active Front End (D2D),
realizacja dostawy 2014/2015 w etapach po 2szt. na kolejne bloki
silniki nowe EMIT, 412A/6kV
Wentylatory spalin na bloku 3 w Elektrowni Turów
2 x PF7000, 6kV, 250A, wykonanie Active Front End (D2D), realizacja dostawy 2015 – projekt w toku
Istniejące silniki ABB, 305A/6kV
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
29
29
PowerFlex® 7000 Referencje
Niezawodność Bezpieczeństwo Integralność
Napęd przenośnika MW2.1 w Kopalni Turów, realizacja dostawy 2015 – projekt w toku
1 x PF7000, 6kV, 140A, wykonanie Active Front End (D2D), wersja HeavyDuty, silnik nowy EMIT
Napęd przenośnika MW2.2 w Kopalni Turów, realizacja dostawy 2015 – projekt w toku
1 x PF7000, 6kV, 140A, wykonanie Active Front End (D2D), wersja HeavyDuty, silnik nowy EMIT
Napęd przenośnika MW2.3 w Kopalni Turów, realizacja dostawy 2015 – projekt w toku
3 x PF7000, 6kV, 140A, wykonanie Active Front End (D2D), wersja HeavyDuty, system Master-Slave,
silniki nowe EMIT
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
30
30
PowerFlex® 7000 Referencje
Niezawodność Bezpieczeństwo Integralność
Wentylatory młynowe na bloku 2 w Elektrowni Jaworzno III
4 x PF7000, 6kV, 93A, wykonanie Active Front End (D2D), realizacja dostawy 2011
silniki nowe EMIT
Wentylatory WS1 i WS2 na bloku 3 w Elektrowni Kozienice
2 x PF7000, 6kV, 105A, wykonanie Active Front End (PWM), układ obejściowy 1512,
realizacja dostawy 2012, silniki istniejące DOLMEL
Pompa wody morskiej 2PWP1 w EDF Polska – Elektrociepłownia Gdańsk
1 x PF7000, 6kV, 53A, wykonanie Active Front End (PWM), realizacja dostawy 2006
silnik EMIT
Pompy wody sieciowej OPS6 i OPS7 w PGNiG Termika – Elektrociepłownia Siekierki
2 x PF7000, 6kV, 160A, wykonanie 18-pulsowe, układ obejściowy 1512
realizacja 2004, silniki istniejące EMIT
Pompy wody w ENERGA –Elektrownia Ostrołęka
pompy wody sieciowej zimowe 5PS1, 5PS2 i 5PS3 – 3 x PF7000, 6kV, 93A
pompy wody gorącej akumulatora 5PRA1, 5PRA2 – 3 x PF7000, 6kV, 81A
wykonanie Active Front End (D2D)
realizacja 2013, silniki nowe EMIT
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
31
31
PowerFlex® 7000 Referencje
Niezawodność Bezpieczeństwo Integralność
Pompy wody sieciowej 2PS i 4PS w EDF Polska, Elektrociepłownia Gdańsk
2 x PF7000, 6kV, 160A, wykonanie 18-pulsowe, realizacja dostawy 2003
silniki istniejące EMIT
Pompa wody sieciowej 7B w PGNiG Termika – Elektrociepłownia Żerań
1 x PF7000, 6kV, 140A, wykonanie Active Front End (D2D), układ obejściowy 1512
realizacja dostawy 2008, silnik istniejący EMIT
Pompa wody zasilającej EPZ5 w PGNiG Termika – Elektrociepłownia Żerań
1 x PF7000, 6kV, 250A, wykonanie Active Front End (D2D), układ obejściowy 1512
realizacja 2012, silnik istniejący EMIT
Wentylator odsiarczania spalin– Elektrociepłownia Białystok
1 x PF6000, 6kV, 200A, w trakcie realizacji 2017, silnik EMIT
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
32
32
Dziękuję za uwagę
PUBLIC
www.rockwellautomation.com
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
33
Szybki zwrot inwestycji
Przemienniki częstotliwości SN
Łukasz Czarnota
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
34
Charakterystyka obciążenia
Moment i moc przy charakterystyce
zmiennomomentowej
T, P
Moment (T)
Moment i moc przy charakterystyce
stałomomentowej
T, P
Moc (P)
100
100
90
90
80
80
T = k x n^2
70
Moc (P)
T = constant
70
60
60
M = k x n^3
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
M=kxn
0
0
20
40
60
80
100
n
PUBLIC
Moment (T)
0
20
40
60
80
100
n
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
35
Sposoby regulacji przepływu
Sposoby regulacji
Pompa
VSD
Dławienie
Regulacja cykliczna
DOL
100
90
75%
Wymagana Moc (%)
80
70
60
46%
50
40
30
20
29%
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Przepływ (%)
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
36
Przykładowa aplikacja
POMPA WODY ZASILAJĄCEJ
ŻERAŃ
INFORMACJA TECHNICZNA
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
37
Przykładowa aplikacja
Konfiguracja układu napędowego
Modernizacja układu napędowego pompy wody zasilającej typu
15Z33x10V2M produkcji Warszawskiej Fabryki Pomp o
wydajności 270 m3/h i napędzanej silnikiem typu Sfw560-2B o
mocy 2000kW i napięciu 6000V, polegała na zastosowaniu
przemiennika częstotliwości na napięcie 6000V serii
PowerFlex7000 do regulacji jej wydajności poprzez regulację
obrotów silnika. Układ napędowy z bypassem został
przedstawiony na poniższym schemacie:
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
38
Przykładowa aplikacja
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
39
Przykładowa aplikacja
Zastosowanie przemiennika częstotliwości pozwoliło na dopasowanie
prędkości obrotowej pompy do potrzeb procesu i uzyskanie efektu
ekonomicznego z tytułu oszczędności energii elektrycznej.
Przy średnim przepływie wynoszącym 200 m3/h (80% znamionowej
wydajności pompy) oszczędność mocy wynosi P=471kW w porównaniu
do pracy pompy ze stałymi
znamionowymi obrotami silnika
wymagającymi jej dławienia.
Poniżej kalkulacja oszczędności energii elektrycznej:
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
40
Przykładowa aplikacja
Obliczenia mocy na wale silnika
Minimalna wys. podnoszenia H0 [m]: 600
Q [m3/h]:
h - sprawność pompy:
0
0
120
0,59
160
0,68
200
0,74
240
0,78
270
0,8
Pompa N = var (regulowane obroty pompy)
P(r-hydr): moc hydrauliczna [kW]
274,73 443,36 667,24 949,53 1198,07
P(r-wał): moc na wale silnika [kW]
465,64 651,99 901,67 1217,35 1497,59
Pompa N = Nn = const (obroty stałe)
PUBLIC
P(c-hydr): moc hydrauliczna [kW]:
594,54 779,66 947,35 1097,62 1198,07
P(c-wał): moc na wale silnika [kW]
1007,70 1146,56 1280,21 1407,21 1497,59
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
41
Przykładowa aplikacja
Moc na wale silnika
Stałe obroty
Regulowane obroty
1600
1400
Moc [kW]
1200
1000
800
600
400
200
0
0
50
100
150
200
250
300
Q [m3/h]
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
42
Przykładowa aplikacja
Obliczenia mocy pobranej przez silniki
Straty:
w miedzi
w żelazie
mechaniczne
0,5
0,25
0,25
0
600,00
1701,08
Pompa N = var
Moc na wale silnika P' [kW]:
Pcur [kW]:
Straty
Pfer [kW]:
Pmechr [kW]:
Suma strat [kW]:
120
840,99
2030,46
160
1017,89
2252,47
200
1225,51
2506,80
240
1453,33
2778,20
270
1630,00
2987,00
465,64
5,19
21,60
16,49
43,28
651,99
8,27
27,42
22,51
58,20
901,67
12,78
35,07
31,02
78,88
1217,35
18,96
44,43
42,23
105,62
1497,59
24,83
52,49
52,49
129,80
Moc pobrana
508,92
710,20
980,55
1322,97
1627,39
Moc strat silnika dla Nn = f ( P ) [kW]:
157,86
165,15
172,17
178,83
183,58
Moc pobrana przez silnik z sieci [kW]:
1165,57
1311,71
1452,37
1586,04
1681,17
Oszczędność mocy [kW]:
656,64
601,51
471,82
263,07
53,78
3
Q [m /h]:
H' [m] :
n [obr/min]:
Pompa N = Nn = const
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
43
Przykładowa aplikacja
Moc pobrana z sieci
Regulowane obroty
Stałe obroty
Oszczędność
1800
1600
1400
[kW]
1200
1000
800
600
400
200
0
0
50
100
150
200
250
300
Q [m3/h]
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
44
Przykładowa aplikacja
N [obr/min]
Oszczędność [kW]
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
50
100
150
200
250
300
Q [m3/h]
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
45
Przykładowa aplikacja
Wyliczanie oszczędności
Na podstawie uzyskanych informacji z EC Żerań, średni przepływ (wykorzystanie
przepływu pomp) wynosi ok. 80%, tzn. 200 m3/h.
Przyjmując koszt energii 250 zł/MWh oraz czas pracy w ciągu roku 7 miesięcy (5000h),
roczna oszczędność energii wyniesie:
Oszczędność dla 200 m3/h to 471,82 kW.
Zaoszczędzono więc rocznie Eo=2359 MWh
1MWh=250PLN
Roczna oszczędność = 589 779 PLN
Koszt przemiennika = 335 000USD = 1 239 500PLN (kurs 1USD=3,70PLN)
Koszt modernizacji EC Żerań 2MW = 2 300 000PLN
Czas zwrotu nakładów = 3,9 lat
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
46
PowerFlex® 6000
Topologia kaskadowa: H Bridge (CHB)
Oferowane napięcie wyjściowe:
3/3.3 kV (do 380A)
6/6.6 kV (do 420A)
200 – 3360 kW @ 6 kV / 200 – 3720 kW @ 6.6 kV
10 kV (do 420A)
3/3.3
kV
PUBLIC
315 – 1600 kW @ 3 kV / 315 – 1720 kW @ 3.3 kV
200 – 5600 kW @ 10 kV
6/6.6
kV
10/11
kV
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
47
47
PowerFlex® 6000
Topologia
A.
Sekcja przyłączy kabli
wejściowych(L1, L2, L3)
B.
Transformator
przekształtnikowy
C.
Przyłącza strony wtórnej
transformatora z sekcją
obwodów mocy
D.
Moduły Mocy(Faza U)
E.
PoModuły Mocy(Faza V)
F.
Moduły Mocy(Faza W)
G.
Sekcja przyłączy kabli
wyjściowych(U, V, W)
Przedział transformatorowy
PUBLIC
Przedział mocy/
Przedział sekcji sterowniczej
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
48
48
PowerFlex 6000
PUBLIC
A.
Zabezpieczenie transformatora
B.
Możliwość wszystkich filtrów
podczas pracy przemiennika
C.
Wszystkie wentylatory są
zasilane wewnętrznie z 6kV
przez dodatkowy transformator
separujący
D.
Wszystkie drzwi SN są
zabezpieczone przed otwarciem
E.
Kolorowy wyświetlacz w języku
polskim
F.
Dostępna większość protokołów
komunikacyjnych
G.
Automatyczne przełączenie na
zasilanie wewnętrzne przy
utracie zasilania sterowania.
H.
UPS w standardzie
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
49
49
PowerFlex® 6000
Topologia
Trzy konfiguracje mostka prostowniczego:
18 Pulsowy (9 modułów mocy) dla 3/3.3 kV
36 Pulsowy (18 modułów mocy) dla 6/6.6 kV
54 Pulsowy (27 modułów mocy) dla 10 kV
Optymalne przesunięcie fazowe pomiędzy
uzwojeniami strony wtórnej transformatora.
Np. w 36-pulsowym prostowniku przesunięcie
fazowe występuje co 10°
PUBLIC
Elementy główne to identyczne moduły niskiego
napięcia połączone szeregowo (Kaskadowe), w
połączeniu dające na wyjściu odpowiednie
napięcie SN. Każdy moduł na wejściu posiada
szybkie bezpieczniki.
Przykład dla 6kV
Topologia kaskadowa “H” Bridge (CHB)
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
50
50
PowerFlex® 6000
Przebieg Wejściowy
Prostownik 18-pulsowy (9 modułów mocy)
PUBLIC
THD Prądu = 5.28%
Prąd Fazowy
THD Napięcia = 2.05%
Nap. Fazowe
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
51
51
PowerFlex® 6000
Przebieg Wejściowy
Prostownik 36-pulsowy (18 modułów mocy)
PUBLIC
THD Prądu= 0.39%
Prąd Fazowy
THD Napięcia= 1.86%
Nap. Wazowe
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
52
52
PowerFlex® 6000
Przebieg Wejściowy
Prostownik 54-pulsowy (27 modułów mocy)
THD prądu = 0.02%
Prąd Fazowy
THD napięcia =
Nap. Fazowe
0.56%
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
53
53
PowerFlex® 6000
Topologia
U
U
6600V
L-L
3840V
L-N
.
W
PUBLIC
V
N.
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
54
54
PowerFlex® 6000
Przebieg wyjściowy
60o / 6 = 10o phase shift
between each power module
output’s PWM pattern
Output PWM pattern from each
power module is superimposed
on its output phase bus
PUBLIC
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
55
55
Dziękujemy za uwagę
PUBLIC
www.rockwellautomation.com
Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.
56

Podobne dokumenty