Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2016 vyšlo tiskem
7. 11. 2016. V elektronické verzi na webu od 1. 12. 2016. 

Téma: Rozváděče a rozváděčová technika; Točivé stroje a výkonová elektronika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu

Aktuality

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Češi v domácnostech více svítí a experimentují se světlem, doma mají přes 48 milionů svítidel Češi začali v domácnostech více svítit a snaží se vytvořit lepší světelné podmínky:…

Více aktualit

Modernizace pohonu ostřiku okují

Ing. Benjamin Batla, Sigma DIZ Lutín s. r. o.,
Ing. Naděžda Pavelková, ABB s. r. o.
 
 
Jednou z největších investičních akcí realizovaných v poslední době společností Sigma DIZ Lutín, s. r. o., byla modernizace ostřiku okují na teplé válcovně TŠP 1700 v železárnách U. S. Steel Košice (dříve VSŽ Košice). Záměrem celé akce bylo zkvalitnění jakosti plechu jako polotovaru pro studenou válcovnu a následně novou pozinkovnu, kterou společnost U. S. Steel Košice slavnostně otevřela ve svém areálu.
 

Ostřik okují

Výsledná jakost pozinkovaného plechu je dána i kvalitou vstupního polotovaru – hlubokotažného ocelového plechu, jehož jakost ovlivňují zase předcházející výrobní operace. Jednou z nich je válcování plechu zatepla na válcovací trati TŠP 1700 (1 700 je maximální možná šířka válcovaného plechu v mm na této trati). Na začátek válcovací trati se v teplé válcovně položí brama o délce max. 8 m, šířce max. 1,7 m a tloušťce max. 160 mm, která je rozžhavena v peci asi na 1 000 °C. Takto rozžhavená brama se přetváří (ztenčuje a protahuje) na výslednou tloušťku postupným průchodem sedmi válcovacími stolicemi. Před každou válcovací stolicí musí být povrch rozvalku z obou stran očištěn tak, aby okuje vznikající na povrchu rozžhavené oceli nebyly zaválcovávány do materiálu. Toto očištění se vykonává v tzv. ostřikových boxech, umístěných v těsné blízkosti před válcovacími stolicemi. Jak už název boxu napovídá, jde o odstraňování okují stříkáním paprsků tlakové vody na horní i dolní plochu pohybujícího se rozvalku z řady asi dvaceti až dvaceti čtyř speciálních trysek umístěných vedle sebe. Na konci trati pak vyjíždí do svitku stočený plech o stejné šířce, tloušťce asi 3 až 5 mm a délce až 425 m. Ten se pak zpracovává na studené válcovně a následně v pozinkovně.
 

Požadavky na modernizaci

Původní technologie ostřiku ze sedmdesátých let minulého století byla konstruována na tlak vody před tryskami 15 Mpa. Pro současné účely tento tlak však již nevyhovoval, a proto přistoupil investor k vypsání výběrového řízení na vyprojektování, dodávku, montáž, zprovoznění a vyzkoušení nové technologie celého ostřiku o tlaku 20 MPa. Celý záměr měl být realizován „na klíč“, tedy včetně projektu a realizace nezbytných stavebních úprav. Sigma DIZ ve výběrovém řízení s nabídkou uspěla nejen proto, že technicky i obchodně splňovala představy investora, ale i proto, že stavbu obdobného charakteru realizovala v roce 2003 v podniku Mittal Steel Ostrava, a mohla ji tak předvést investorovi jako referenční dílo. Zástupci investora si byli ještě před vyhlášením vítěze výběrového řízení prohlédnout v Ostravě dvě spolehlivě fungující odstředivá čerpadla SIGMA CND5, poháněná motory ABB přes měniče frekvence, a rovněž nezbytný řídicí systém dodaný firmou Ingelectric Ostrava. Při rozhovorech s pracovníky obsluhy a údržby se ujistili, že zařízení je kvalitní a dobře fungující.
 
Technicky průkopnickým řešením bylo nahrazení vysokotlakých větrníků (propojených s výtlačným potrubím z čerpací stanice) otáčkově regulovaným pohonem čerpadel pro udržení konstantního tlaku vody při různých průtocích. Americký zástupce investora sdělil, že se s tímto řešením ještě nikde ve světě nesetkal, a musel být ujištěn, že systém bude fungovat.
 
Tyto parametry splňovala konfigurace pohonů pro vysokotlakou čerpací stanici ostřiku okují (obr. 1).
 

Motory a čerpadla

Byla zde instalována tři čerpadla SIGMA CND5-12.1/8, otáčky 2 000 až 3 550 min–1, Q = 20 až 105 l/s, p = 8 až 21,5 Mpa (obr. 2 a obr. 3), na společném rámu se vzduchem chlazeným motorem AMI 630M2A o výkonu 3,2 MW, 3 300 V.
 
Motory ABB typu AMI přinášejí oproti předchozím řadám mnoho vylepšených parametrů, jako jsou hluk a vibrace, kritické otáčky, účinnost a provoz s měniči frekvence. Došlo ke zvýšení tuhosti kostry stroje. Výměníky v chladicím okruhu jsou zcela nově navrženy právě s ohledem na vyzařovaný hluk, minimalizovány byly i jejich rozměry. Další významnou novinkou je možnost volby konstrukce hřídele dvoupólových motorů jako podkritické. Tím dochází k posunu prvních kritických otáček nad otáčky jmenovité a motory lze potom bez problémů provozovat s měniči frekvence v regulačním rozsahu od nuly do maximálních otáček – zde to je rozsah 2 000 až 3 550 min–1. Tato možnost volby platí např. u dvoupólových strojů vodou chlazených 6 kV, 50 Hz ve výkonovém rozsahu 2,8 až 5 MW. Stroje s počtem pólů 2p ≥ 4 jsou normálně navrženy jako podkritické. Standardem u motorů AMI je izolované ložisko na přední straně motoru a rovněž izolace statorového vinutí motorů běžně vyhovuje požadavkům na motory napájené z měničů frekvence. I u těchto strojů se nadále používá osvědčená izolace systému MICADUR®s tlakově vakuovou impregnací.
 

Měniče frekvence

Dva měniče frekvence typu ACS 1 000 se nacházejí v nové rozvodně, která vznikla jako ocelová konstrukce umístěná z důvodu nedostatku místa nad dosavadní zděnou vestavbou olejového hospodářství válcovny v čerpací stanici (modrá na obr. 1). Měniče frekvence typu ACS 1 000 patří do sortimentu vysokonapěťových měničů ABB (obr. 4).
 
Měniče frekvence ACS 1 000, ACS 1000i a ACS 5000 používají osvědčený způsob řízení motoru DTC (Direct Torque Control, přímé řízení momentu). Sledovanými proměnnými veličinami jsou u tohoto způsobu řízení moment a magnetický tok motoru. DTC zajišťuje přesnou a rychlou regulaci od nuly do maxima otáček, plný moment při optimální přesnosti regulace otáček v celém otáčkovém rozsahu, zanedbatelné zvlnění momentu, minimalizaci ztrát ve střídači, což jsou všechno parametry požadované právě pro použití ostřiku okují. Není přitom nutná otáčková zpětná vazba.
 
V měničích použité prvky IGCT jsou nejmodernější polovodičové výkonové spínací prvky, které v sobě kombinují dvě tradiční technologie: rychlost a spolehlivost prvků IGBT a nízké ztráty tyristorů GTO. Použitím prvků IGCT se významně snižuje počet součástek a maximálně se zvyšuje účinnost měniče. Není zde použito sériové řazení těchto prvků, což opět zvyšuje spolehlivost zařízení. Celková účinnost měniče, včetně chlazení a pomocných obvodů, přesahuje 98 %, což jistě uživatel ocení.
 
Základními stavebními prvky pohonu s měničem frekvence ACS 1 000 jsou hlavní vypínač MCB, dvanáctipulzní transformátor a diodový usměrňovač, meziobvod DC, kondenzátor DC a Common Mode Choke (tlumivka souhlasného napětí, volitelná), tříúrovňový napěťový střídač (VSI – Voltage Source Inverter) s prvky IGCT. Měnič je bezpojistkový, ochrana je realizována prvky IGCT. Standardem měniče je sinusový filtr za střídačem. Měnič lze proto použít i pro regulaci otáček stávajících vysokonapěťových motorů, které nemají speciální úpravu vinutí pro napájení z měniče frekvence. Měnič ACS 1 000 je pro výkony 2 až 5 MW konstruován jako vodou chlazený. Jako varianta pro tyto výkony přichází v úvahu měnič frekvence ACS 5000, který je pro výkony od 1,7 do 7 MW dodáván také jako vzduchem chlazený. V současné době probíhají jednání o novém projektu, kde by měl být použit právě z tohoto důvodu měnič frekvence ACS 5000.
 
Zkušební provoz na modernizované válcovací trati TŠP 1700 byl zahájen v červenci 2007. Komplexní zkoušky trvající sedmdesát dva hodin proběhly v září 2007. V současné době je již nové zařízení v běžném provozu a investor je s ním spokojen. Další informace lze získat na adrese:
 
ABB s. r. o.
Sokolovská 84–86
186 00 Praha 8
tel.: 234 322 110
fax: 243 322 310
 
Obr. 1. Celkový pohled na čerpací stanici ostřiku okují
Obr. 2. Pohled na jedno z čerpadel CND5-12.1-150-8
Obr. 3. Pohled na motory AMI
Obr. 4. Vysokonapěťové měniče frekvence ABB
 
Tabulka projektových parametrů v U. S. Steel Košice