На гидротехнических сооружениях Ammerbuch-Poltringen ассоциации Ammertal-Schönbuchgruppe (ASG) в Германии компрессоры с двигателем IE5 и приводом с переменной скоростью (VSD) используются для смягчения чистой воды в системе водоподготовки. Энергоэффективное решение ABB для двигателей и VSD является важным компонентом процесса управления энергопотреблением для этого поставщика чистой воды в регионе Швабия.

Жесткая вода, содержащая известь, не вредна для здоровья человека, но побочные эффекты на продукты и сооружения могут раздражать. Когда вода высыхает, она может оставить пятна на фурнитуре на кухне и в ванной, а внутри чайников можно увидеть отложения известкового налета. В Германии, когда уровень мягкости воды измеряется на уровне 14 градусов, она считается жесткой водой.

Компания Zweckverband Ammertal-Schönbuchgruppe (ASG), территория ассоциации которой находится к юго-западу от Штутгарта, получает сырую воду из двенадцати глубоких скважин. Мягкость воды составляет от 28 до 32 градусов, что в Германии считается очень жесткой водой. Прежде чем питьевая вода будет подана потребителям, она должна быть смягчена до уровня средней жесткости с помощью централизованного процесса умягчения, который осуществляется на водопроводном заводе в Полтрингене. В процессе умягчения из воды удаляется ряд металлов, что помогает продлить срок службы сантехники, труб и фитингов. Сырая вода, которая перекачивается из глубоких скважин, хранится в резервуаре для сырой воды. Оттуда он перекачивается в систему умягчения воды, где жесткость воды снижается до максимального уровня в 13,5 градусов.

В системе умягчения воды каждый час можно умягчать до 600 кубических метров воды. Это соответствует максимальной суточной производительности в 14 400 кубометров от среднесуточной производительности гидроузла.

Синхронные реактивные двигатели для элюирующих компрессоров

В системе умягчения воды сырая вода умягчается с помощью процесса ионного обмена. Если ионообменники насыщены, они подвергаются процессу очистки, для которого требуется углекислый газ. Неиспользованный газообразный диоксид углерода сжимается в процессе рекуперации и возвращается в резервуар для CO₂. “Элюатные компрессоры, приводимые в действие синхронными реактивными двигателями IE5 компании ABB, используются с 2016 года. Промышленные приводы ABB ACS880, устанавливаемые на стене, управляют скоростью и крутящим моментом 55-киловаттных двигателей.

Йохен Рауш отвечает за электротехнику и управление энергопотреблением в ассоциации. Он объясняет: “У нас используется относительно большое количество машин, поэтому мы уделяем особое внимание потреблению электроэнергии. В 2012 году ASG внедрила систему энергоменеджмента, сертифицированную в соответствии с DIN EN ISO 50001. С 10 миллионов киловатт-часов в 2013 году мы сейчас сократили годовое потребление энергии до 6,8 миллионов киловатт-часов. Пакеты моторных приводов ABB являются частью наших усилий по дальнейшему снижению энергопотребления».

Очень хороший опыт работы с пакетом motor drive

Система умягчения воды состоит из двух линий, с одним компрессором элюата на линию. По соображениям резервирования также доступен третий компрессор, который при необходимости может обслуживать обе линии. Компрессоры работают в общей сложности от 15 до 18 часов в сутки. Каждый запущенный процесс длится от четырех до пяти часов. После завершения процесса очистки компрессоры остаются в режиме ожидания до тех пор, пока ионообменник не потребуется снова очистить.

ASG является одним из первых разработчиков синхронных реактивных двигателей ABB. Йохен Рауш дает хорошие отзывы о приводных комплектах после четырех лет эксплуатации: “Двигатели и VSD очень хорошо гармонируют. Несмотря на частые фазы запуска и остановки, у двигателей до сих пор не было никаких проблем с подшипниками или отказов. «

В дополнение к супер-премиальной эффективности важен низкий уровень тепловыделения двигателя, поскольку для этого не требуется система охлаждения в машинном отделении. Поскольку в синхронном реактивном двигателе из-за геометрии ротора токи ротора не возникают, потери на роторе полностью устраняются, которые в асинхронном двигателе могут составлять до 40 процентов от общих потерь. Также с меньшими потерями связано меньшее тепловыделение от двигателя. Со старыми двигателями температура в помещении летом была очень высокой из-за тепла от отработанного тепла двигателей. Это затрудняло охлаждение компрессоров.

Компактная конструкция синхронных реактивных двигателей ABB является еще одним преимуществом Йохена Рауша. Поскольку машины в системе монтируются на сборных подрамниках, затраты на строительство рам и фундаментов машин ниже.

По словам Йохена Рауша, вряд ли возможно провести сравнение между двигателями-предшественниками и новыми двигателями ABB с точки зрения экономии энергии, поскольку предыдущие двигатели имели более чем в два раза большую мощность, чем нынешние синхронные реактивные двигатели. Кроме того, технология компрессора была другой. Если для сравнения взять обычные асинхронные двигатели на гидротехнических сооружениях, то, по оценкам Рауша, экономия энергии за счет синхронных реактивных двигателей IE5 составляет до трети.

Важные функции привода с регулируемой скоростью

Поскольку количество образующегося диоксида углерода варьируется в зависимости от состояния процесса и процесса очистки, ACS880 VSD имеет большой диапазон регулирования. Плавное регулирование уставок также важно, поскольку уставки передаются устройствам через систему управления. Другой важной функцией устройств является подавление скорости, так как раньше в системе умягчения воды возникали проблемы с резонансными частотами. Это может создать большую нагрузку на трубопроводные системы, подключенные к компрессорам. Функция пропуска скорости VSD используется для применений, в которых необходимо избегать определенных оборотов двигателя или диапазонов скоростей из-за проблем с механической вибрацией. Это предотвращает колебания уставки в критическом диапазоне скоростей в течение длительного времени.

Йохен Рауш подчеркивает высокий уровень удобства использования VSD от ABB: “Специалист по техническому обслуживанию может быстро просмотреть показания привода с регулируемой скоростью с помощью ПК, подключенного к VSD. Я также нахожу многоязычный дисплей блока управления VSD простым в понимании и использовании. Он съемный и при необходимости может быть легко заменен. «

Гидротехнические сооружения Аммербух-Полтринген

С точки зрения оператора, высокоэффективные синхронные реактивные двигатели IE5 в элюирующих компрессорах и приводах ACS880 обладают важными преимуществами (источник: ABB).

В системе умягчения воды гидроузла Аммербух-Полтринген собственная вода ASG умягчается централизованно (источник: ABB).