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| STEAG AG, Lünen (Deutschland) | | Effizient und netzfreundlich | Im Steag-Kraftwerk in Lünen regeln seit Mitte dieses Jahres Frequenzumrichter der neuen Antriebsgeneration Sinamics den Luftstrom der Saugzuggebläse. Sie sorgen dabei für hohe Regelgenauigkeit, anlagenschonenden Betrieb, geringen Wartungsaufwand und wenig Energiebedarf. Die Geräte selbst sind zuverlässig und einfach in der Handhabung.Zusätzliche Line-Harmonics-Filter reduzieren dabei auch bei 6-Puls-Geräten die niederfrequenten Netzrückwirkungen auf einen Pegel, der sonst nur mit 12-pulsigen Geräten erreichbar ist.
Das Steinkohlekraftwerk Lünen der STEAG AG, eine 100-prozentige Tochter der RAG mit Sitz in Essen, erzeugt rund 500 MW elektrische Leistung, ein Teil davon geht an die deutsche Bahn AG. Seit Ende 2003 wird in dem Kraftwerk auch Fernwärme erzeugt. Im Rahmen eines Modernisierungsprojektes entschlossen sich die Betreiber, die in die Jahre gekommenen Antriebssysteme der beiden Saugzuggebläse - jedes fördert bis zu 360.000 m³/h Rauchgas - von Kessel 10 auszutauschen. Bei dem vorhandenen Antriebssystem aus dem Jahr 1962 handelte es sich um so genannte Drehstromasynchron-Kollektormotoren mit zusätzlichen Drehreglern in Kaskadenschaltung. Durch diesen Drehregler ließ sich der Motor zwischen 250 und 1080 Umdrehungen pro Minute einstellen. Schon früh hatte die STEAG AG damit auf drehzahlvariable Antriebstechnik gesetzt. Ein drehzahlvariabler Betrieb bringt gegenüber Festdrehzahlmotoren mit mechanischen Regelkonzepten - wie Lüfterklappen für Gebläse - viele Vorteile.
Exakt, schonend und sparsam
Auf der einen Seite lässt sich die Fördermenge - hier des Rauchgases - wesentlich genauer einstellen und schneller an die aktuellen betrieblichen Erfordernisse anpassen. Die erforderliche Fördermenge schwankt ständig in Abhängigkeit von der momentanen Verbrennungsintensität. Zudem schonen die bei variabler Drehzahl sanften An- und Ausläufe der Maschine die Mechanik des gesamten Antriebstranges. Entscheidende Pluspunkte gibt es schließlich noch beim Thema Energie. Im Gegensatz zu Festdrehzahlmotoren, die immer mit voller Drehzahl laufen und dadurch ständig eine höhere Leistungsaufnahme aufweisen, lässt sich bei drehzahlgeregelten Antriebssystemen mit Frequenzumrichtern die Leistung stets genau den aktuellen betrieblichen Erfordernissen anpassen. Insbesondere bei Anwendungen mit quadratischem Lastmoment, also Strömungsmaschinen wie Lüfter, Gebläse oder Pumpen, spart der drehzahlvariable Betrieb im Vergleich zu Festdrehzahlmotoren sehr viel Energie. Je nach Anlagenkonfiguration sind dies bis zu 50%.
Wegen dieser Vorteile kam auch für den neuen Rauchgasgebläse-Antrieb nur ein drehzahlvariables System in Frage. Die vorhandene Technik war sehr wartungsintensiv: Etwa alle 12 Wochen mussten die Kollektoren gewartet werden. Einmal im Jahr war eine Reinigung des Motorkühlers fällig. Aus diesem Grund sind diese Systeme heute nicht mehr gebräuchlich.
Bei der Modernisierung erwies sich ein modernes, wartungsarmes Antriebssystem aus Drehstromasynchron-Kurzschlussläufermotoren und Frequenzumrichtern als sinnvoll.
Wartungsarm, zuverlässig und einfach in der Handhabung
Die Wahl fiel auf robuste Niederspannungsmotoren N-compact mit 710 kW und Frequenzumrichter Sinamics G150 mit entsprechender Leistung zum Regeln der Motordrehzahl, beide von Siemens. Als Mitglied der neuen Antriebsgeneration Sinamics profitiert Sinamics G150 von der gemeinsamen technologischen Basis für alle Ausprägungen, also für sämtliche Leistungs- und Spannungsklassen sowie Performancestufen und Anwendungen. Allen gemeinsam sind unter anderem die einheitliche und einfache Projektierung, Inbetriebnahme und Bedienung. Sinamics G150 ist dabei das Gerät für Antriebsaufgaben ohne Netzrückspeisung, beispielsweise Strömungsmaschinen wie Lüfter, Gebläse oder Pumpen. Durch eine breite Palette verfügbarer Komponenten und Optionen lässt sich das Gerät in seiner Ausstattung jeweils an die anwendungsspezifischen Anforderungen anpassen. Der unkomplizierte Aufbau macht das Gerät robust und zuverlässig. Im Servicefall lassen sich die Module mit wenigen Handgriffen austauschen. Werkseitig auf die Antriebsaufgaben vorkonfiguriert lassen sich die Geräte außerdem besonders einfach in Betrieb nehmen und bedienen. Durch die durchdachte, übersichtliche Bedienphilosophie muss sich der Anwender nur mit den Funktionalitäten beschäftigen, die er wirklich braucht. Das Gerät ist über ein Grafikdisplay mit Klartextanzeige oder über einen zentralen Leitrechner bedienbar. Im STEAG Kraftwerk ist das Gerät ist an das zentrale Leitsystem angeschlossen. Die dazu erforderliche Profibus-Schnittstelle ist bei Sinamics standardmäßig vorhanden. Alle Vorgänge sind hier automatisiert.
Netzfreundlich wie mit 12-Puls-Technik
Die Sinamics G150 Umrichter sind grundsätzlich in 6-Puls-Technik ausgeführt. Die VDEW-Richtlinien für Kraftwerke fordern Oberschwingungswerte, wie sie normalerweise nur mit 12-Puls-Technik erreichbar sind. Um diese strenge Norm zu erfüllen, wird den Sinamics G150 Umrichtern ein Line-Harmonics-Filter vorgeschaltet. Diese Line-Harmonics-Filter reduzieren die niederfrequenten Netzrückwirkungen auf Pegel eines 12-pulsigen Umrichters und unterschreiten diese Werte sogar. Sie verkleinern insbesondere die 5. und 7. Stromoberschwingung erheblich. Der vom Line-Harmonics-Filter aufgenommene Netzstrom kommt der Sinus-Form sehr nahe und erfüllt damit die Forderungen der VDEW voll. Im Vergleich zu konventionellen 12-Puls-Einspeisungen ist bei Konzepten mit 6-Puls-Umrichtern plus Line-Harmonics-Filter kein Dreiwicklungstrafo mit um 30° versetzten Sekundärwicklungen erforderlich. Wegen des geringeren Stromeffektivwertes sind kleinere Querschnitte bei der Netzzuleitung möglich und die Verluste im Trafo sind geringer. Weil kein zweiter Gleichrichter notwendig ist, ist das Gesamtsystem insgesamt kompakter.
Die Line-Harmonics-Filter sind als eigenständige Komponente in robustem Gehäuse zwischen dem Sinamics G150 und der Niederspannungsverteilung installiert. Sie sind ohne Lüfter aufgebaut und arbeiten mit Eigenkonvektionskühlung. Damit entfällt sowohl die Notwendigkeit einer Hilfsspannungsversorgung als auch jegliche Wartung.
Auch bereits in Betrieb befindliche Sinamics G150 lassen sich schnell und einfach mit einem Line-Harmonics-Filter nachrüsten. Durch die Möglichkeiten des Line-Harmonics-Filter sind die Sinamics G150 unabhängig von den Anforderungen der Netzbetreiber für alle Anwendungen in der Energieerzeugung die Lösung. Neben den Saugzuggebläsen sind dies unter anderem die Gebläse für die Frischluftzufuhr und Pumpen, beispielsweise für den Fernwärmekreislauf.
erschienen in: Energie Spektrum 4/06 |
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