Ing. Naděžda Pavelková, Ph.D., ABB s.r.o Potenciál úspor v oblasti elektrických motorů April 27, 2009 Slide 1
Automatizace výroby a pohony DM AP-D
Nabídka ABB s.r.o. Divize a portfolio produktů a služeb Výrobky pro energetiku Systémy pro energetiku Automatizace výroby a pohony Výrobky nízkého napětí Transformátory, zařízení pro rozvodny VN a VVN, vypínače, rozváděče, svodiče přepětí, rozváděče VN, přístrojové transformátory proudu a napětí VN, senzory Rozvodny, FACTS, HVDC, HVDC Light, elektrárny & automatizace sítí, rozváděče ochran a řídicích systémů pro rozvodny VVN a VN, kabelové systémy VVN Pohony, motory, frekvenční měniče, výkonová elektronika, opravy elektromotorů, roboty, kompletní robotizovaná řešení, poradenství a servis, výroba standardizovaných svařovacích buněk, oprava použitých průmyslových robotů Přístroje a rozváděče nízkého napětí, domovní elektroinstalační materiál, vypínače a odpojovače, inteligentní systémy elektroinstalace Procesní automatizace Řídicí systémy a komplexní dodávky automatizačních řešení, analytika a instrumentace, inženýring a servis pohonů, Operační centrum Česká republika
Available energy Snížení ztrát v energetickém řetězci Moderní technologie pomáhají ve všech stupních Primary energy Transport Generation T&D Industrial processes Industrial production Improved well efficiency Higher pipeline flows More efficient fuel combustion Lower line losses, higher substation efficiency ABB technologie může zdvojnásobit produktivitu Improved productivity More efficient motors & drives Process Automation Marine & pipelines Power plant automation Grid operation Process automation Drives & motors September 29, 2014 Slide 4
Spotřeba el. energie - elektrický motor Energie 97% Jedno převinutí 1% Pořizovací náklady 2% September 29, 2014 Slide 5
Instalovaná báze motorů Typický příklad výrobního závodu Výkon kw Instalovaná báze % Spotřebovaná energie % 0.75-4 58.8 4.8 >4.0-15 26.4 10.4 >15-37 9.1 12.7 >37-75 2.9 12.7 14.8% 84.4% >75-160 1.8 14.5 >160-355 0.7 15.8 >355-700 0.2 13.4 >700 0.1 15.7 Source: United States Industrial Motor Systems Market Opportunities Assessment, December 1998 September 29, 2014 Slide 6
EU MEPS 640/2009, napětí do 1000 V, 2-6 pólové Note! IE classes required by the regulation correspond to IE class defined in IEC/EN 60034-30 standard Fáze 1: Od 16. června, 2011 Fáze 2: Od 1. ledna, 2015 Motory musí mít min IE2 (ne IE1) Motory o výkonu 7.5 375 kw musí mít buď IE3 nebo IE2 pokud jsou napájené z měniče frekvence Fáze 3: Od 1. ledna, 2017 Motory o výkonu 0.75 375 kw musí mít buď IE3 nebo IE2 pokud jsou napájené z měniče frekvence September 29, 2014 Slide 7
IE dle IEC/EN 60034-30 IE pro 50 Hz 4-polové motory September 29, 2014 Slide 8
Přichází Novela EC640/2009 Hlavní změny od 7/2014 September 29, 2014 Slide 9
EU 4/2014 a ABB Redukované požadavky pro označení na štítku motoru Pro malé motory je možno uvádět účinnost jen pro 100% zátěž ABB bude uvádět účinnost ve všech bodech i nadále Na Ex motory se nevztahuje ale ABB bude uvádět IE také September 29, 2014 Slide 10
Výpočty úspor pro motory Porovnání motorů s vyšší a nižší účinností September 29, 2014 Slide 11
Výpočty úspor pro motory Porovnání motorů s vyšší a nižší účinností September 29, 2014 Slide 12
Optimizer výpočty úspor a dokumentace k motorům http://www145.abb.com/selection September 29, 2014 Slide 13
Synchronní reluktanční motory pro napájení z FM Snížení ztrát v rotoru 60% Ostatní 100% I 2 R Rotor I 2 R Stator Ostatní IE4 SynRM motor I 2 R Stator 80-90% Ostatní Ztráty IE2 induction motor I 2 R Stator High Output SynRM motor September 29, 2014 Slide 14 9/29/2014 Slide 14
Nové SynRM 2 1-15 kw 1000-4000rpm IE5 Lepší cos phi Představení na Hannover fair 2014 ABB Group September 29, 2014 Slide 15 9/29/2014 Slide 15
Nová generace motorů NXR Více know-how na kilogram Více wattů na kilogram Delší životní cyklus (vinutí, ložiska, atd.) Optimalizované chlazení Nízké vibrace Nízká hlučnost Snadná údržba Vysoká účinnost Jednoduchá instalace a zapojení Krátký dodací termín Vhodný pro všechny aplikace Nízké provozní náklady Vysoká spolehlivost September 29, 2014 Slide 16
Pohony s elektrickými motory Čerpadla jsou největšími spotřebiteli energie v průmyslu EU Ostatní Čerpadla Ventilátory Kompresory vzduchové September 29, 2014 Slide 17
Možné způsoby regulace pohonů čerpadel škrcení bypassing (obtok) on/off regulace regulace otáček měniči frekvence September 29, 2014 Slide 18
Frekvenční měniče (FM) - princip U line U DC U out Supply L1 L2 L3 Rectifier DC link L + C - U d Inverter V1 V3 V5 V4 V6 V2 U1 V1 W1 Motor M 3 ~ Monitoring Control Control Electronics control, monitoring and communication September 29, 2014 Slide 19
Spouštění AC motorů FM je ideální softstartér September 29, 2014 Slide 20
Úspory - porovnání pro čerpadla (škrcení x měnič) September 29, 2014 Slide 21
Účinnost od elektrárny až po čerpadlo Throttling Drive controlled
Nástroje pro výpočet úspor Pumpsave a Fansave Verze 5.2 Volně k dispozici na ABB stránkách September 29, 2014 Slide 23
Úspory el. energie s měniči frekvence ABB The installed base of ABB drives saved about 400 TWh in 2013, equivalent to the consumption per year of more than 100 million households in the EU-27. If that 400 TWh would have been generated by fossil fuel powered electricity plants, ABB drives reduced CO2 emissions in 2013 by about 340 million tonne, corresponding with the yearly emission of almost 85 million cars September 29, 2014 Slide 24
Připravuje se: normy pro účinnost Pro regulované pohony a systémy EN 50598-2 bude Q3 2014 MEPS budou následovat Pro EU 2015 nebo později Globálně až po IEC 61800-9; nejdříve 2017 Month DD, YYYY
Normy účinnosti pro PDS a CDM CDM = VSD a PDS = Motor + VSD Ecodesign pro PDS = Power drive systems, stykače, softstartéry, výkonovou elektroniku a její řízení Motor System Extended Product Power Drive System (PDS) Comple te Drive M odule (CDM) Driven equipment Mains & mains cabling Feedin g section Basic Drive Mo dule (BDM) Transmission Auxiliaries Motor Auxiliaries Load Machine Motor Starter (contactor, softstarter ) Motor Control System = C DM orstarter Trafo je součástí PDS pokud je trafo nezbytné pro CDM (Complete Drive Modul) a motor.
September 29, 2014 Slide 27
Přehled diagnostických měření v rámci FiS Tomáš Langer, Field Servis Ostrava, 06/2014 Servis motorů a generátorů Ostrava
ABB s.r.o., Servis motorů a generátorů Ostrava K Zyfu 929, 720 00 Ostrava Hrabová September 29, 2014 Slide 29
ABB s.r.o., Servis motorů a generátorů Ostrava Historie 1913 1997 1998 1998 1999 2000 2012 Vítkovice založení navijárny ABB Service Ostrava s.r.o. Společný podnik (50 % ABB, 50 % Vítkovice) Stěhování do nově zrekonstruovaného objektu Změna vlastnického podílu (66 % ABB, 34 % Vítkovice) Zakoupení navijárny OKD Bastro a.s., přemístění do zrekonstruovaného objektu ve stávajících prostorech 100 % vlastnictví ABB Stěhování do nové haly vznik Centrálního evropského servisního střediska September 29, 2014 Slide 30
Servis a opravy Portfolio Provádíme revize a opravy všech typů a značek motorů Motory ABB tvoří 20 % oprav Revize a opravy střídavých a stejnosměrných elektromotorů NN, VN Revize a opravy břemenových elektromagnetů Revize a opravy suchých transformátorů Revize a opravy elektromotorů v Ex provedení September 29, 2014 Slide 31
ABB Field Service Přehled diagnostických měření v rámci FiS Mechanická měření a poskytované metody diagnostiky - vizuální kontrola strojů kontrola pevnosti spojů, kontrola stavu hřídele, úniky provozních kapalin, kontrola a čištění chladičů apod. - ustavení strojů na pozici používaný přístroj Fixture Laser XA2, dle ustavovacího předpisu daného výrobcem, kontrola ustavení, přeustavení - vibrační diagnostika používaný přístroj společnosti SKF Microlog GX analýza odebraných dat (historie, provozní podmínky, návaznost na poháněné zařízení), analýza odebraných hodnot vibrací, analýza proudových spekter, vyhodnocení stavu rotorových tyčí - MachSense-P kombinace mechanické a elektrické diagnostiky, vyhodnocení stavu stroje dle provozních podmínek Elektrická měření a poskytované metody diagnostiky - vizuální kontroly vinutí (dle přístupu), komutátoru, svorkovnice - měření odporů vinutí - měření a analýza izolačních odporů - zkouška vinutí rázovým generátorem - měření ztrátového činitele Tg δ - kontrola stavu tepelných ochran, topných těles, funkčnosti čidel Speciální diagnostické metody - dle požadavků zákazníka, konzultace se zkušebnou, subdodavateli September 29, 2014 Slide 32
ABB Field Service Ustavení strojů na pozici Fixture Laser XA2 Kontrola ustavení strojů horizontálně i vertikálně orientovaných Analýza zjištěného stavu nesouosost hřídelů, uvolněná patka, kontrola spojky Kontrolu ustavení, eventuálně přeustavení stroje je nutné provádět vždy dle ustavovacího předpisu daného výrobcem v návaznosti na poháněné zařízení. September 29, 2014 Slide 33
ABB Field Service Vibrační diagnostika Vibrační diagnostika používaný přístroj společnosti SKF Microlog GX Analýza odebraných dat - historie, provozní podmínky, návaznost na poháněné zařízení nezbytné informace Analýza odebraných hodnot vibrací zjištění příčiny zvýšených vibrací nesouosost v systému, ohnutý či jinak poškozený hřídel, mechanické uvolnění paketu rotoru, uvolněné součásti v systému Analýza stavu ložisek doporučení k dalšímu provozu (kluzná x valivá) Analýza proudových spekter, vyhodnocení stavu rotorových tyčí September 29, 2014 Slide 34
ABB Field Service Diagnostika MachSense - P Kombinovaná automatická analýza proudu, napětí a vibrací v provozních podmínkách Možnost analýzy celého hřídelového řetězce (motor, převodovka, zátěž) Vystavení protokolu o stavu stroje Aplikačně specifický preventivní plán údržby v detailním reportu Brzké varování pro včasná nápravná opatření v údržbě elektrických strojů September 29, 2014 Slide 35
ABB MACHsense-P Hlavní výhody pro zákazníka Jeden systém posuzuje elektrické i mechanické závady v kompletním hnaném řetězci Úspora nákladů: Vysoce spolehlivá a přesná analýza umožňuje snižovat náklady na údržbu Tradiční metody: trendování, jednou za 14 dní, měsíc ABB MACHsense-P: měřící perioda 3 až 6 měsíců v závislosti na zařízení Tradiční Jasně definuje metody kdy a jak ABB má MACHsense-P být provedena specifická Výhody údržba Společný typ analýzy bez ohledu na typ zařízení (klecový, kroužkový), převodovky (planetová, paralelní), a zátěže (čerpadlo, ventilátor) Analýza vibrací a elektrických veličin prováděna separátně Inteligentní systém přímo zohledňuje provedení and konstrukční aspekty každého stupně řetězce a používá specifický výpočetní algoritmus Používá jeden software pro analýzu měřených veličin Individuální přístup, ne jedna šablona na vše Významně snižuje prostor pro poruchu September 29, 2014 Slide 36
ABB Diagnostika LEAP Lifetime Expectancy Analysis Program čili LEAP je unikátní program ABB pro analýzu předpokládané životnosti LEAP hodnotí podmínky izolace statorového vinutí u elektrických strojů Analýza a testování jsou prováděny jednorázově a mohou být a mohou být kombinovány s běžnou údržbou typu L1 L4 ABB September 29, 2014 Slide Slide 37 37
Strategický plán údržby stroje Preventivní údržba Měření stavu Odhad životnosti Kontinuální, on line opatření přijatá v reálném čase Snaha omezit škody nebo provoz za mimořádných podmínek On line, ale ne nezbytně trvale Analýza akce následující po sběru dat Zabraňuje poruchám, pomocí kroků krátkodobé údržby on-line + off-line Analýza a opatření v návaznosti na sběr dat Detekce prvků omezujících životnost již v počátečním stadiu, což je užitečné jak v dlouhodobém, tak v krátkodobém plánování údržby. ABB MACHsense - P LEAP September 29, 2014 Slide 38