Sulzer: Völlig neuartige Drehzahlregulierung für Kesselspeise-Pumpen

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Rechts die Pumpe, links der vorhandene Motor und dazwischen das neuartige elektromechanische Differenzialsystem zur Drehzahlregelung (im Testfeld)
Rechts die Pumpe, links der vorhandene Motor und dazwischen das neuartige elektromechanische Differenzialsystem zur Drehzahlregelung (im Sulzer Testfeld)

Sulzer erhielt Ende 2014 einen Retrofit-Auftrag zu einer bestehenden Sulzer Kesselspeisewasserpumpe. Die bisherigen Betriebsdaten dieser Pumpe, die im Kraftwerk der PCK Raffinerie Schwedt/Oder betrieben wird, waren:

  • Leistung der Pumpe bei Volllast: 4,1 MW
  • Fördermenge: 1.000 m³/h
  • Förderhöhe: 1.355 m
  • Zwischenentnahme: 133 m³/h / 55 bar
  • Temperatur: 165°C

Hauptziel dieser Retrofit-Maßnahme war eine Reduzierung und Flexibilisierung der Fördermenge bei gleich bleibender Zwischenentnahme und Verwendung des vorhandenen Motors. Dies sind die Parameter nach der Maßnahme:

  • Fördermenge: 500 m³/h
  • Förderhöhe: 1.143 m
  • Zwischenentnahme: 133 m³/h / 55 bar
  • Temperatur: 165°C

Damit soll ein flexibler Umgang mit Energie bei höchst möglicher Effizienz erreicht werden.

Sulzer hat hierfür gemeinsam mit der österreichischen SET GmbH statt eines Frequenzumrichters oder traditionellen hydraulischen Regelgetriebes eine höchst innovative Drehzahlregelung realisiert – das elektromechanische Differenzialsystem DSgear-set®.

Testlauf-Ergebniss A: Reduzierung Fördermenge auf 83 % (Punkte 1 nach 2 auf Systemkennlinie) Leistung an der Pumpenwelle von 3.400 kW (3 unten) gedrosselt auf 2.150 kW (drehzahlgeregelt) Energieeinsparung 37 %
Testlauf-Ergebnis A:
Reduzierung Fördermenge auf 83 % (Punkte 1 nach 2 auf Systemkennlinie)
Leistung an der Pumpenwelle von 3.400 kW (3 unten) gedrosselt auf 2.150 kW (drehzahlgeregelt)
Energieeinsparung 37 % (Testlauf B rechts parallel)

Der Pumpenantriebsstrang wird um ein drehzahlvariables elektro-mechanisches Antriebssystem ergänzt, das aus

  • einem Differentialgetriebe als Überlagerungsgetriebe,
  • einem Servomotor (ASM) und
  • einem Frequenzumrichter zur Leistungs- und Drehzahlregelung mit maximal 20% Leistung der Gesamtleistung

besteht. Der komplette Antriebsstrang wird mit hilfe des Servomotors „sanft“ hochgefahren und der vorhandene Hauptmotor anschließend direkt in das Netz geschaltet. Ähnlich wie bei Hybridantrieben setzt sich die Systemleistung aus den Antriebsleistungen des Hauptantriebes (3,2 MW/6 KV) und des Umrichtermotors (400 KW/690 V) zusammen, die je nach Leistungsbedarf intelligent kombiniert werden.
Das bedeutet, dass der Hauptantrieb die Grundlast übernimmt und der Regelbereich mit dem kleineren frequenzgeregelten Motor gefahren wird.

Dieses drehzahlvariable elektro-mechanische Antriebssystem eignet sich vor allem für Leistungsbereiche bis 20 MW und Drehzahlbereiche bis 14.500 min−¹.

Sulzer hat dieses völlig neuartige Antriebssystem zusammen mit der Pumpe und dem vorhandenen Motor vor kurzem auf dem Testfeld in Bruchsal ausführlichen Untersuchungen unterzogen. Die Tests ergaben einen Gesamtwirkungsgrad des Antriebstranges von mindestens 92,6 %, egal in welcher Position des Regelbereiches die Pumpe betrieben wird. „Das ist mit keiner der bekannten Drehzahlregelungsoptionen mit Vollfrequenzumrichter oder hydraulischen Regelgetriebe machbar und stellt ein völlig neues Konzept dar“, so Klaus Löffler, General Manager Sulzer Technical Services, und sein Projektkollege Dirk Küllmey, Sales Director Northern Europe PRN Customer Support Services.

Die damit erreichbaren Energieeinsparungen im Vergleich zu ungeregelten Systemen belaufen sich je nach Fahrweise und Betriebsdauer der Pumpe auf mittlere bis hohe 6-stellige Eurobeträge pro Jahr.

Mehr dazu in einem Beitrag in der nächsten Ausgabe von Δ p.

Hier geht es zum kostenlosen Probeexemplar

www.sulzer.com

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