31/08/2011 - Ahorro de energía en líneas de laminación con convertidores de CC

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El fabricante alemán líder de grandes productos de acero, Deutsche Edelstahlwerke GmbH (DEW), es uno de los mayores productores mundiales de acero para maquinaria. También fabrica aceros inoxidables, ácidos y aceros resistentes al calor así como de alto grado estructural y anti-fricción para rodamientos. Los productos fabricados por DEW son utilizados en la industria de la automatización, aeroespacial, de generación de energía, petróleo y gas. Así como en las industrias de maquinaria para una amplia variedad de aplicaciones.

Aceros DEW's trabaja en Witten, después de una tradición de más de 150 años. Hoy en día, la industria del proceso de laminado se basa en la utilización de un gran número de convertidores CC. Con el fin de evitar paradas no deseadas o problemas con el suministro de repuestos de los convertidores más antiguos, DEW está realizando actualizaciones regulares sustituyendo los convertidores CC obsoletos por los de nueva tecnología. Esto mejora la disponibilidad general de la planta de laminación y permite un ahorro sustancial de energía.

Reducción del 30% del consumo de energía en el proceso

En términos de Eficiencia Energética, DEW ha obtenido muy buenos resultados con la sustitución de los convertidores antiguos. Sustituyendo un viejo convertidor de 1973 se consiguió una reducción del consumo en toda la línea de proceso del 30%, sin necesidad de sustituir el motor, el cual aún se encontraba en buenas condiciones. Sin embargo, la reducción en el consumo de energía no solo se obtiene evitando las pérdidas de potencia en el antiguo convertidor. También se realizaba la extracción del calor generado por el convertidor ineficiente mediante la utilización de un potente aire acondicionado. Gracias a la reducción de pérdidas en forma de calor que presenta el nuevo convertidor instalado, se reduce notoriamente el consumo eléctrico del aire acondicionado. También se consigue un ahorro adicional del 5% gracias a la sustitución de otro convertidor BBC. "Apenas podíamos creer lo que veían nuestros ojos cuando recibimos la primera factura eléctrica", declaró el cliente.

Reducción de costes gracias a la Eficiencia Energética

DEW ha mejorado tres líneas de laminación con el convertidor DCS800. El motor original de BBC de 1953 se encontraba en buenas condiciones y se mantuvo en servicio. Los convertidores originales fueron sustituidos por el modelo DCS800 de 12 pulsos. La nueva etapa de potencia es más compacta y requiere menos tiristores para el sistema de 12 pulsos, reduciendo al mínimo las pérdidas en la etapa de potencia.

DEW Witten lucha continuamente para reducir los costes, centrándose en las pérdidas durante los momentos de "stand-by" de la planta. Cuando se realiza el trabajo sin carga, el eje gira lentamente, casi sin requerir par. No obstante todos los elementos auxiliares trabajan a plena potencia. En este modo, la corriente de magnetización del motor es muy elevada y requiere una potencia de 60kW. No obstante, estos 60kW no se aplican al eje sino que generan calor en el devanado del motor y este debe ser refrigerado mediante el aire acondicionado.

Con un pequeño ajuste del convertidor DCS800 de ABB, se puede seleccionar el modo "optitorque". Con este modo el operador puede seleccionar una corriente de campo reducida, manteniendo el control de la velocidad. Consiguiendo así reducir el consumo de energía en modo "stand-by" a 20kW. Los grandes motores de corriente continua de este tipo suelen estar equipados con refrigeradores integrados 2 x 55kW. DEW se está planteando apagar uno de estos refrigeradores durante el "stand-by" con el fin de ahorrar 55kW más.

Solución adoptada

-          3 x 990V Sistema de 12 pulsos. Cada uno con un convertidor de 4kA. En total 6 módulos de 4 cuadrantes DCS800-S02-4000-10

-          3 x DC breaker alta velocidad

-          3 x Reactancias en T de 12 pulsos

-          3 x Excitaciones de campo 180A DCS800-S01-0180

Beneficios

-          Diseño simple del DCS800 sin necesidad de puente en paralelo.

-          Paquete del convertidor: Convertidor de armadura, convertidor de campo de alta velocidad, interruptor DC, choke 12 pulsos.

-          Reducción de armónicos y del ruido gracias a la solución de 12 pulsos.

-          Modo "opti-torque" del DCS800. El control normal del campo de corriente proporciona una referencia de campo constante, independientemente de la referencia de par, proporcionando el máximo par motor al eje. "opti-torque" proporciona una reducción de la corriente de campo relacionada con la referencia de par del convertidor. Los beneficios son;

-          Reduce el ruido del motor en el modo "stand-by".

-          Reduce las pérdidas de campo en especial en el modo "stand-by".

-          Aumento de la corriente del inducido para conmutadores que presentan problemas con bajas corrientes.

-          Reducción del tiempo de inversión de campo.

Datos del motor

-          Tensión nominal 1100 V

-          Corriente nominal 4090 V

-          Corriente de campo nominal 160 A

-          Potencia nominal de 4.107 kW

-          Par nominal 980 kNm

-          Velocidad nominal del 40 rpm, max 100 rpm

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