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| STEAG AG, Lünen (Deutschland) | | Weniger Wartungsaufwand mit neuer Antriebstechnik | Im Steag-Kraftwerk in Lünen regeln Frequenzumrichter Sinamics G150 den Luftstrom der Saugzuggebläse. Sie sorgen für hohe Regelgenauigkeit, anlagenschonenden Betrieb, geringen Wartungsaufwand und niedrigen Energiebedarf. Um den Richtlinien für Kraftwerke zu entsprechen, reduzieren vorgeschaltete Line-Harmonics-Filter bei diesen 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 eines Kessels - jedes fördert bis zu 360.000 m3/h Rauchgas - 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 von 250 bis 1080 U/min einstellen.
Schon früh setzte die Steag AG damit auf drehzahlvariable Antriebstechnik. Allerdings erwies sich diese, gemessen an dem heutigen Stand der Technik, als sehr wartungsintensiv: Etwa alle 12 Wochen muss-ten die Kollektoren gewartet werden und einmal im Jahr war eine Reinigung des Motorkühlers fällig. Aus diesem Grund sind diese Systeme heute nicht mehr gebräuchlich und sollten nun durch eine moderne, wiederum drehzahlvariable Antriebslösung ersetzt werden.
Gründe für drehzahlvariable Antriebe
Ein drehzahlvariabler Betrieb bringt gegenüber Festdrehzahlmotoren mit mechanischen Regelkonzepten - wie Lüfterklappen für Gebläse - viele Vorteile. 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 Antriebsstranges.
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 An-wendungen mit quadratischem Lastmoment, also bei Strömungsmaschinen wie Lüftern, Gebläsen oder Pumpen, spart der drehzahlvariable Betrieb im Vergleich zu Festdrehzahlmotoren bis zu 50 % Energie. Bei der Modernisierung erwies sich ein modernes, wartungsarmes Antriebssystem aus Drehstromasynchron-Kurzschlussläufermotoren und Frequenzumrichtern als sinnvoll.
Wartungsarm, zuverlässig und einfach zu handhaben
Die Wahl fiel auf robuste Niederspannungsmotoren N-compact mit 710 kW und Frequenzumrichter Sinamics G150 mit entsprechender Leistung zum Regeln der Motordrehzahl, beide aus dem Hause Siemens. Als Mitglied einer neuen Antriebsgeneration profitiert Sinamics G150 von der gemein-samen technologischen Basis für alle Ausprägungen, also für sämtliche Leistungs- und Spannungsklassen sowie Performance-stufen 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 Lüfter, Gebläse, Pumpen, Extruder, Mixer oder Mühlen. Durch eine breite Palette verfügbarer Komponenten und Optionen lässt sich das Gerät in seiner Ausstattung jeweils an die anwendungsspezifischen Anforderungen anpassen. Sein unkomplizierter Aufbau macht Sinamics G150 robust und zuverlässig. Im Servicefall lassen sich die Module mit wenigen Handgriffen austauschen. Werkseitig auf die Antriebsaufgaben vorkonfiguriert, lassen sich die Umrichter außerdem besonders einfach in Betrieb nehmen und bedienen. Durch die durchdachte, übersichtliche Bedien-philosophie muss sich der Anwender nur mit den Funktionalitäten beschäftigen, die er wirklich braucht. Sinamics G150 ist über ein Grafikdisplay mit Klartextanzeige oder über einen zentralen Leitrechner bedienbar. Im Steag-Kraftwerk ist der Frequenzumrichter an das zentrale Leitsystem angeschlossen. Die dazu erforderliche Profibus-Schnittstelle ist bei Sinamics standardmäßig vorhanden.
Netzfreundlich wie mit 12-Puls-Technik
Die Umrichter Sinamics G150 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 dann 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. Line-Harmonics-Filter sind als eigenständige Komponente in robustem Gehäuse zwischen 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.
Bereits in Betrieb befindliche Sinamics G150 lassen sich ebenfalls schnell und einfach mit einem Line-Harmonics-Filter nachrüsten. Durch die Vorschaltung eines Line-Harmonics-Filters sind die Sinamics G150 - unabhängig von den Anforderungen der Netzbetreiber - die ideale Lösung für alle Niederspannungs-Antriebsaufgaben großer Leistung, die keine Netzrückspeisung erfordern - ob in der Energieerzeugung oder anderswo.
Advance 3/06 | |
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