Część 01 - Rockwell Automation
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 105A@6kV rozmiar B; max 430A@6kV rozmiar C; max 657A@6kV (chłodzony wodą) rozmiar D: max 650A@6kV (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