Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

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…

Více aktualit

Typově zkoušené rozváděče nn Sivacon 8PT společnosti Siemens

číslo 11/2006

Typově zkoušené rozváděče nn Sivacon 8PT společnosti Siemens
Nové elektrické rozvody zajišťují bezporuchovou výrobu etanolu

Ulf Kornmann, Siemens

Co mají meduňkový likér Klosterfrau Melissengeist, odmlžovač oken, lepidlo a oční stíny společné? Při jejich výrobě je potřebný etanol, lidově alkohol. Etanol je základní součástí mnoha průmyslových procesů. Důležitým dodavatelem etanolu je firma Berkel Pfälzische Spritfabrik v Ludwigshafenu. „Měsíčně vyrobíme asi 700 000 litrů etanolu s nejrůznějšími specifikacemi,„ říká lihovarnický mistr a vedoucí provozu Michael Scholz.

Podnik má stopadesátiletou tradici a pan Scholz je už třetí generací mistrů dohlížejících na kvalitu produktu. A snad i právě proto si jeho důvěru při obnově hlavních rozvodů nn získala dodavatelská a montážní firma, která má rovněž dlouholeté zkušenosti. Firma Klebs + Hartmann sídlí v bezprostředním sousedství lihovaru a již přes sto let projektuje a dodává rozvodná zařízení.

Obr. 1.

Obr. 1. Výroba vysoce procentního etanolu vyžaduje nejen mnoho dovedností, ale i vysoké využití energie; známý výrobce etanolu ve Falcku vsadil při modernizaci rozvodů elektrické energie na typově zkoušené rozváděče Sivacon

Vedoucí projektant Thomas Kullmann informuje: „Jsme systémovým partnerem společnosti Siemens pro typově zkoušené rozváděče Sivacon 8PT, a proto jsme pro tuto aplikaci mohli postavit rozvodné zařízení, které plně vyhovuje a je uzpůsobeno všem současným požadavkům vznikajícím při výrobě etanolu. Rozváděč umožňuje centrální dohled nad rozvodem energie, ale je rovněž schopen hlídat mnoho dalších přístrojů a zařízení v procesu.„

Typově zkoušené rozváděče nemají problémy s teplem

Michael Scholz dále doplňuje: „Rekonstrukce naší rozvodny byla nejdůležitějším krokem v našem záměru modernizace výroby.„ Typově zkoušené rozváděče pro hlavní rozvody přitom poskytují záruku, že se později během provozu nebudou vyskytovat problémy se vznikajícím teplem v rozváděčích. Právě proto byla všechna pole s obvyklými kombinacemi spínacích přístrojů podrobena ve společnosti Siemens rozsáhlým zkouškám.

Rozvodna je napájena ze sítě přes nově vybudovanou transformovnu. V poli 1 je přívodní jistič typu 3WL značky Siemens s jmenovitým proudem 1 000 A. Funguje jako výkonový odpínač a ochrana proti přetížení. Ochranu proti zkratu v rozvodně zajišťují přístroje v transformovně, která je situována mimo kotelnu. Přívodní jistič 3WL je řízen a sledován automatem Simatic S7-300, který je instalován v rozváděčovém poli číslo 10.

Pole 2 a 3 jsou osazena řadou lištových odpínačů typu 3NJ4 značky Siemens. Odpínače napájejí podružné rozvody pro přilehlé budovy (kanceláře a byt), přičemž některé jsou využívány jako rezerva. V poli 3 jsou např. spotřebičové vývody pro telekomunikační zařízení dvou operátorů mobilních sítí, kteří mají své stanice na území závodu. Pole 4 je osazeno přístroji pro možná rozšíření dílčích provozů závodu v Ludwigshafenu. Tím je dána důležitost této nové rozvodny, která je již v současnosti jádrem rozvodů energie.

Obr. 2.

Obr. 2. Typová zkouška rozváděče vykonávaná výrobcem zaručuje, že rozvodné zařízení nebude mít po uvedení do provozu problémy se ztrátovým teplem

Pole 5 uprostřed rozvodny je navrženo jako pole napájení z generátoru. Je osazeno výkonovým jističem 3WL, který je propojen s automatikou nouzového napájení. „Velké výkonové jističe 3WL programu Sentron, které vyrábí Siemens, mají extrémně vysokou rychlost vypnutí spouští, a právě ta je nezbytná při opětovném připojení na síťové napětí,„ vysvětluje Thomas Kullmann.

Vysoká rychlost vypnutí spouští

Ochrana rozvodů, jakož i připojených zařízení vyžaduje, aby při přepnutí z nouzového zdroje napájení na síť byly průvodní přechodné jevy co nejmenší. Proto je spínání synchronizováno. Pro dosažení synchronizace je třeba kalkulovat i se zpožděním vypnutí a zapnutí výkonových spínačů; to ale v případě výkonových jističů 3WL není žádný problém. Při synchronizaci plní nejdůležitější úlohu právě výkonové spínače, a proto musí být jejich chování plně reprodukovatelné. Doba vypnutí spouští výkonových jističů je 30 až 50 ms. „Tyto hodnoty jsou fenomenální,„ říká Thomas Kullmann. Tím je doba přerušení napájení při přepínání z nouzového zdroje na síť mimořádně krátká. Přesná reprodukovatelnost je nutná, aby se zabránilo nejhoršímu případu – připojení na síť v protifázi. Kromě obrovského třesku by totiž na klikovou hřídel dieselagregátu působil momentový ráz, který může být až dvacetkrát větší než jmenovitý moment.

Vynikající spínací vlastnosti výkonových jističů 3WL jsou dány jednak vysokou kvalitou jejich výroby, jednak pohonem s pružinovým střádačem a s motorovým napínáním pružiny, kterými jsou vybaveny i výkonové spínače v poli 5 a 1. Komunikaci mezi spínači zajišťuje automat v poli 10.

I při nouzovém napájení musí být zajištěna ochrana hlavních rozvodů při zkratu a při přetížení, proto je tento spínač v poli 5 – na rozdíl od spínače v poli 1 – vybaven elektronickou spouští ETU 45 (Electronic Trip Unit). Elektronická spoušť velmi usnadňuje nastavení optimální selektivity.

Příslušné výpočty byly realizovány softwarem Simaris deSign společnosti Siemens a parametry byly nastaveny přímo na výkonovém jističi.

V poli 6 se nacházejí čtyři menší jističe typu Sentron 3VL. Tyto jističe mají podobné vlastnosti jako jejich větší verze a pokrývají celkový proudový rozsah 16 až 1 600 A.

Zvláštností v popsané aplikaci je jištění chladicí věže. Příslušný jistič 3VL má jmenovitý proud 125 A a je vybaven podpěťovou spouští. „Je to z toho důvodu, že podružný rozváděč v chladicí věži musí být odpojen od napájení, jakmile se aktivuje systém protipožární ochrany,„ vysvětluje Michael Scholz.

Obr. 3.

Obr. 3. Jističe lze osadit různými doplňkovými moduly, např. další vypínací spouští nebo komunikačními moduly COM 15

Je to logické: v průmyslových rozvodech se často stává, že při aktivování vodního hasicího rozprašovacího zařízení jsou podružné rozváděče – jak je tomu i v případě chladicí věže u firmy Berkel – „osprchovány„ pod plným napětím. Důsledek je zřejmý. Právě proto má uvedený jistič 3VL podpěťovou cívku, která je trvale pod napětím 24 V DC. Jakmile se aktivuje rozprašovací zařízení, protipožární ústředna odpojí toto pomocné napětí a jistič okamžitě odpojí podružný rozváděč od napájení. Jistič reaguje již při poklesu napětí na cívce pod 0,8Un.

V poli 7 jsou vývody skupiny Kotelna. Skupina je jištěna při přetížení a zkratu jističem 400 A. „I zde chráníme rozvody pro případ požáru zabudovanou podpěťovou spouští,„ zdůrazňuje Thomas Kullmann. Současně tento jistič 3VL funguje i jako odpínač pro bezpečné odpojení od sítě, je-li nutné vykonávat práce na elektrozařízení v kotelně nebo mají-li se připojit nové pohony.

Kombinace výkonový jistič-stykač

Proud jednotlivých vývodů pro čerpadla, ventily a kompresory nepřesahuje 20 A a vývody jsou řazeny vedle sebe. Výrobcem sestavená kombinace jističe motoru 3RV a stykače 3RT, která se dodává pod označením 3RA, se jednoduše zaklapne na sběrnicový systém s roztečí 60 mm. „Tento postup přináší mnoho výhod při montáži, ale především při servisu,„ vysvětluje Michael Scholz. I řazení vývodů vedle sebe bylo v typově zkoušeném rozváděči Sivacon testováno na přípustné tepelné zatížení.

Pole rozváděče 8 a 9 mají stejnou strukturu jako pole 7 a napájejí a jistí vlastní lihovar, ve kterém probíhá řada procesů. Pro vysvětlení, firma Berkel zpracovává surový alkohol, který se většinou importuje z Afriky, Brazílie nebo Francie. Alkohol se zde zpracovává na etanol, který je způsobilý pro další použití v průmyslu. Proces probíhá za cíleného přivádění tepelné energie v horké páře, která se generuje ve dvou kotlích v kotelně.

Po rektifikaci, při které se oddělí etanol a ostatní alkoholy jako butanol, propanol nebo metanol, se etanol dále klasicky rafinuje. V destilační koloně s různými etážemi a s trubkovými odvody, které jsou uspořádány podle bodu varu jednotlivých kapalin, se separují další různé produkty. Aldehyd kondenzuje při teplotě 38 °C, etanol při 78 °C a přiboudliny při 90 °C.

Na konci procesu vzniká etanol s čistotou 96,7 objemových procent. Vzhledem k tomu, že tato čistota pro farmaceutický a chemický průmysl ještě nepostačuje, prochází etanol třetím procesem – absolutizací. Získaný meziprodukt etanolu se zahřeje na 140 °C a přetlakem 0,8 bar se přetlačí molekulárním sítem se šesti tunami silikagelu. Zbytková voda je zachycena a etanol dosáhne maximální možné čistoty 99,998 objemových procent.

Obr. 4.

Obr. 4. Spotřebičové vývody Sirius lze pomocí adaptérů jednoduše zaklapnout na sběrnice

Tento proces trvá deset minut. Po této době je šest tun silikagelu již nasyceno a musí se regenerovat. I to ukazuje na náročnost procesů při výrobě etanolu. „Naše zařízení běží 24 hodin denně, sedm dnů v týdnu,„ říká Michael Scholz a doplňuje: „Proto bylo pro nás už od začátku důležité získat řešení, které vyhoví našim vysokým požadavkům po dlouhou dobu.„ Používaná pryskyřice (třikrát 6 t) se střídavě odtlakovává, natlakovává a regeneruje. Je neuvěřitelné, že se stále používá původní náplň živice z roku 1988.

Typově zkoušené a s úplnými komunikačními funkcemi

Pro hlídání mnoha čerpadel, ventilů a pohonů ventilů byl použit systém distribuovaných periferií ET200S od společnosti Siemens. ET200S, typická jednotka vstupů a výstupů s modulární konstrukcí, umožňuje začlenit signály ze snímačů do centrálního systému. Jednotka je vybavena modulem rozhraní IM 151, který obsahuje stanici Profibus, a může si tak vyměňovat data přímo s řídicím automatem S7-300. Touto cestou šla i montážní a dodavatelská firma v Ludwigshafenu. Použité řešení dovoluje v libovolnou dobu zobrazení velkého počtu hodnot a přístup k nim, a to přímo přes multipanel Simatic na rozváděči v kotelně nebo ve velínu ve výrobě.

Komunikace a vyhodnocování dat mají zvláště v průmyslu spojitých technologických procesů velký význam. Má-li se později v centrálním velínu přehledně vizualizovat i rozvod energie, realizace bude jednoduchá. Instalované jističe 3WL a 3VL lze bez problémů doplnit komunikačními moduly COM 15 nebo COM 10 a příslušnou elektronickou spouští ETU. Tím se vytvoří přímé datové spojení přes Profibus na nadřízený systém řízení procesu.

„Toto řešení je z hlediska našich požadavků optimální. Jednoduché a přehledné uspořádání elektrických rozvodů je pro obsluhu obrovskou předností,„ shrnuje Michael Schulz.

Siemens, s. r. o.
Evropská 33a
160 00 Praha 6
tel.: 800 122 552
http://www.siemens.cz/ad