Der Schlüssel zur maximalen Anlagenverfügbarkeit

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1 Der Schlüssel zur maximalen Anlagenverfügbarkeit Schnell laufende Synchronmotoren bis 100 MW und mehr setzen Standards in Sachen Zuverlässigkeit siemens.de/hochspannungsmotoren Answers for industry.

2 Der Schlüssel zur maximalen Anlagenverfügbarkeit Gasverflüssigungsanlage in Nordnorwegen min -1 bei 65 MW für die Gasverflüssigungsanlage In Anwendungsfeldern wie den zentralen Kompressorstationen für Gaspipelines, Gasspeichern und Gasverflüssi gungsanlagen (LNG), Luftzerlegungsanlagen oder Hochofengebläsen ist die Zuverlässigkeit der Hauptantriebe der entscheidende Faktor bezüglich der Verfügbarkeit der gesamten Anlage. Das Herz der Anlage Wegen der technischen Anforderungen der entsprechenden Prozesse haben die hier eingesetzten Motoren die höchsten Leistungen, die in Industrieanlagen vorkommen. Typisch sind für Gaskompressoren und Hochofengebläse Leistungen von 20 bis 50 MW, bei Gasverflüssigungsanlagen oftmals sogar 70 bis 80 MW oder noch höhere Leistungen. Zudem sind bei diesen Applikationen leistungsbezogen sehr hohe Drehzahlen erforderlich. Höchste Drehzahl bei höchster Leistung Synchronmotoren aus dem Berliner Dynamowerk sind speziell darauf zugeschnitten, höchste Drehzahlen bei gleichzeitig höchster Leistung zu generieren. Sie decken ein Leistungsspektrum von 15 bis 100 MW und mehr ab und ermög lichen zugleich Auslegungsdrehzahlen von bis min -1. Standards setzen seit Jahrzehnten Die maximale Qualität und Zuverlässigkeit unserer schnell laufenden Synchronmotoren beruht auf langjährigen Erfahrungen. Schon Anfang der 1980er Jahre setzte das Berliner Dynamowerk Standards mit schnell laufenden Synchonmotoren, die im zweistelligen Megawattbereich schon damals Drehzahlen von mehr als min -1 erreicht haben. Oftmals leisten diese noch heute zuverlässig ihren Dienst. Aufbauend auf diesem Erfahrungsschatz und Fachwissen wurden Leistungsspektrum und Drehzahl bereiche stetig erweitert immer mit dem Fokus auf maximaler Zuverlässigkeit bei höchster Leistung und höchster Drehzahl. 2

3 6.300 min -1 bei 23 MW für eine Gasförderanlage SIMOTICS HV Synchronmotoren bis 100 MW und mehr zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus: Robuste Konstruktion für zuverlässigen Betrieb auch unter extremen Bedingungen Lange Lebensdauer und wartungsarmes Konzept für niedrige Total Cost of Ownership Extrem schwingungsarmer Betrieb schont die gesamte Anlage Weiter Drehzahlstellbereich für präzise und flexible Prozessführung Kurze Reaktionszeiten des Antriebssystems für einfaches und schnelles Hoch- und Herunterfahren der Anlage Verkürzte Inbetriebnahme und sicherer Betrieb durch intensive Systemtests vor der Anlagenintegration Kurze Lieferzeiten beschleunigen den Projektverlauf Perfekt abgestimmtes Antriebssystem mit Mittelspannungsumrichter SINAMICS GL150 Höchste Wirkungsgrade der Motoren durch applikationsspezifische Auslegung sorgen für geringe Betriebskosten SIMOTICS HV schnell laufende Synchronmaschinen Maschinentyp Leistungsspektrum Synchronmotor mit Massivläufer MW und mehr Drehzahl min -1 Schutzart Ex-Schutz Kühlart IP23 IP56 Wirkungsgrad > 98 % Ex p/ex n (IEC, EN); Cl.1, Div II (NEC) IC81W, IC86W 3

4 Extrem zuverlässig, laufruhig und langlebig Voraussetzung für maximale Anlagenverfügbarkeit Die Zuverlässigkeit der SIMOTICS HV Synchronmotoren ist die Basis für maximale Anlagenverfügbarkeit, die nur bei unterbrechungsfreiem Betrieb des Kompressors oder Gebläses erreicht werden kann. Damit die Synchronmotoren die Arbeitsmaschine auch unter extremen Bedingungen zuverlässig antreiben, sind Gehäuse, Lagerung, Aktivteile, Belüftung und Kühlsystem perfekt aufeinander abgestimmt. Der Ständer des schnell laufenden Synchronmotors ist auch gegenüber extremen Einflüssen ebenso robust und unempfindlich wie der als massiver Vollpolläufer ausgeführte Rotor, der auch bei höchsten Drehzahlen die Fliehkräfte optimal beherrscht. Die eingesetzten Werkstoffe, Komponenten und Fertigungsverfahren sorgen für höchste Zuverlässigkeit. So kommt bei den Hochspannungsmotoren großer Leistung das weltweit und langjährig bewährte Isoliersystem Micalastic zum Einsatz. Wichtiger Bestandteil ist auch das auf den Isolationsaufbau abgestimmte VPI-Imprägnierverfahren (Vacuum Pressure Impregnation). Dieses Isolierverfahren ermöglicht den Betrieb am Netz und am Umrichter, bietet hohe Schalt- und Reversierfestigkeit durch hohe Steifigkeit der Wickelköpfe und hervorragenden Glimmschutz. All diese Faktoren sorgen, zusammen mit außerordentlicher mechanischer Festigkeit und Wärmebeständigkeit, für eine extreme Langlebigkeit der Wicklung. Extrem langlebig sind auch die wartungsarmen Lager. Motoren mit eingebauter Sicherheit Siemens Synchronmotoren sind serienmäßig mit Über wachungseinrichtungen für Lager und Wicklung ausgestattet. Selbstverständlich können alle Synchronmotoren explosionsgeschützt ausgeführt werden: in Ex n, Class 1 div. II (non sparking) oder Überdruckkapselung Ex p für Gas-Explosionsschutz Zone 1 bzw. 2, bei der fremdgasfreie, reine Luft durch Überdruck im Inneren des Motors das Eindringen explosiver Gase verhindert. Schnell laufende Synchronmotoren bieten wir alternativ mit ölgeschmierten Gleitlagern oder mit aktiven Magnetlagern an. Im Zusammenspiel als System mit dem Mittelspannungsumrichter SINAMICS GL150 ist so ein sehr großer Drehzahlregelbereich bis 85 MW oder mehr realisierbar min -1 bei 35 MW für die Verdichterstation einer Gaspipeline 4

5 Maximale Laufruhe dank aktiver Magnetlager Die Synchronmotoren können wahlweise mit aktiven Magnetlagern der Siemens Entwicklung SIMOTICS AMB (Active Magneting Bearing) ausgeführt werden. Optimal abgestimmt, völlig verschleißfrei und leise zeichnet sich die erprobte berührungslose Lager technologie durch vielfältigste Vorteile aus. Neben geringen Verlustleistungen und den damit verbundenen hohen Motorwirkungsgraden hat sie im Gegensatz zu mechanischen Lagern wie Wälz- oder Gleitlagern keine Drehzahlbegrenzung und bietet somit einen großen Drehzahlstellbereich sowie maximale Laufruhe. Durch den komplett ölfreien Antriebsstrang werden auch strengste Umweltauflagen erfüllt kosten intensive Einrichtungen zur Ölversorgung und -entsorgung entfallen. Hochleistungs-Auswuchtanlage für kurze Lieferzeiten Die hochmoderne Auswuchtanlage des Berliner Dynamowerks ermöglicht das Wuchten bei Betriebsdrehzahl. Somit ist bei der fertiggestellten Maschine keine Wuchtung mehr nötig, was auch die Lieferzeit verkürzt. Ausgelegt für Rotorgewichte bis 32 Tonnen und Leistungen bis 100 MW beherrscht die Auswuchtanlage Drehzahlen bis min -1. Das Resultat dieser besonders hohen Präzision und Schnelligkeit sind noch kürzere Lieferzeiten und minimale Schwingwerte im Betrieb. Hochleistungs-Auswuchtanlage im Berliner Dynamowerk Realitätsnahe Simulationen im Prüffeld schaffen Sicherheit Unsere umfangreichen Tests im Prüffeld für Motoren höchster Leistung stellen einen späteren störungsfreien Anlagenbetrieb sicher. So wurde im Berliner Dynamo werk auch der Back-to-Back-Test durchgeführt, der im industriellen Umfeld weltweit die größte Leistung hatte. Auch Sonder prüfungen nach verschiedensten Normen, wie IEC, IEEE oder NEMA, sind hier möglich. Effizientes Engineering spart Zeit Für kürzere Projektlaufzeiten sorgen unter anderem das effiziente Engineering in 3D mit der Finite Element- Methode (FEM) sowie die Verknüpfung mit den Daten der Arbeitsmaschine, z. B. mit dem Kompressor oder dem Gebläse. Dies verkürzt die Lieferzeiten ebenso wie das abgestimmte Fertigungskonzept. Back-to-Back-Test für min -1 bei 65 MW 5

6 Integrated Drive Systems (IDS) im System unschlagbar Horizontale Integration Integriertes Antriebsportfolio Alle Frequenzumrichter, Motoren, Kupplungen und Getriebe aus einer Hand. Perfekt integriert, perfekt im Zusammenspiel. Für alle Leistungsklassen. Als Standardlösung oder als völlig individuelle Lösung. Steigern Sie die Anlagenverfügbarkeit auf bis zu 99 % Horizontal basiert die Integration auf der technologischen Abgestimmtheit der Antriebskomponenten hier die schnell laufende Synchronmaschine und der auf diese zugeschnittene Mittelspannungsumrichter, die im perfekten Zusammenspiel ein System aus einem Guss bilden. Vorteile der horizontalen Integration Höhere Anlagenverfügbarkeit Höherer Systemwirkungsgrad u nd geringe Energiekosten Minimierter Aufwand für Planung, Engineering, Beschaffung, Inbetriebnahme Vertikale Integration Integriert in die Automatisierungstechnik: von der Feld- über die Controller-Ebene bis zum MES dank Totally Integrated Automation (TIA). Für jede Applikation. Reduzieren Sie mit dem TIA Portal die Engineeringzeit um bis zu 30 % Dank vertikaler Integration ist der Antriebsstrang nahtlos in die gesamte Automati sierungsumgebung eingebettet eine wesentliche Voraussetzung für eine Produktion mit maximaler Transparenz und Wertschöpfung. Vorteile der vertikalen Integration Nahtlose Einbindung in die Steuerungs-, Kommunikations- und Leittechnik Kürzere Time to Market und geringere Komplexität dank Einbindung in TIA Intelligente Steuerung und Überwachung für höchste Verfügbarkeit Lifecycle-Integration Integrierte Software und Services für den gesamten Lebenszyklus. Für mehr Leistung und ein Maximum an Investitionssicherheit. Senken Sie die Wartungskosten um bis zu 15 % Für die Lifecycle-Integration bieten wir Software und Services für alle Phasen des Lebenszyklus eines Integrated Drive Systems. Vorteile der Lifecycle-Integration Konfigurations- und Entwicklungstools für eine kürzere Time to Market Höhere Produktivität durch einfache, intuitive Bedienung Höchste Flexibilität im Engineering Professioneller Support auf Basis individueller Serviceleistungen 6 Weitere Informationen unter:

7 Der perfekte Teampartner SINAMICS GL150 Wenn der schnell laufende Synchronmotor drehzahlvariabel betrieben werden soll und dies ist aufgrund der flexibleren Prozessführung und der enormen Energie sparpotentiale von bis zu 70 % meist der Fall, lässt sich mit dem Konzept des Integrated Drive Systems das Optimum für die gesamte Anlage herausholen. Das Konzept des Integrated Drive Systems betrachtet den Antriebsstrang als Ganzes. Alle Komponenten des Antriebsstrangs sind zu einer effizienten und integrierten Komplettlösung zusammengefasst, die sich vor allem durch dreifache Integration auszeichnet: horizontal, vertikal und über den gesamten Lebenszyklus. SINAMICS GL150 zugeschnitten auf schnell laufende Synchronmotoren bis 100 MW Ein ideales Integrated Drive System (IDS) bilden SIMOTICS HV schnell laufende Synchronmotoren mit den Mittelspannungsumrichtern SINAMICS GL150. Der lastgeführte Umrichter SINAMICS GL150 ist speziell auf Synchronmotoren bis in die höchsten Leistungsbereiche zugeschnitten. Er ist in LCI-Technik (Load Commutated Inverter-Technik) ausgeführt, hat keine Leistungsbeschränkung und ist äußerst robust und zuverlässig. Durch den Aufbau mit Thyristoren ist die Komponentenzahl auf ein Minimum reduziert. Sein einfaches Design macht den SINAMICS GL150 extrem betriebssicher, nahezu wartungsfrei und sehr kompakt. Das Drehzahlspektrum reicht bis min -1 bei einem Drehzahlregelbereich von 1:10 bis 1:100. SINAMICS GL150 auf einen Blick: Leistungsspektrum von 2,8 85 MVA pro Einheit (höhere Leistungen auf Anfrage) Kompaktes Design und hohe Leistungsdichte Einfache Anlagenintegration Einfaches Bedienen und Beobachten Extrem zuverlässig Nahezu wartungsfrei Wirkungsgrad 99 % Fügt sich nahtlos in übergeordnete Automatisierungssysteme ein Weitere Informationen unter: 7

8 Da steckt mehr drin siemens.de/ids Entdecken Sie neues Potenzial für Pumpen, Lüfter und Kompressoren mit Integrated Drive Systems bauen Sie Ihren Wett bewerbs vorsprung aus und senken Ihre Time to Profit. Mehr zu Integrated Drive Systems: Besuchen Sie unsere mobile Webseite. Folgen Sie uns auf: twitter.com/siemensindustry youtube.com/siemens Siemens AG Industry Sector Large Drives Postfach NÜRNBERG DEUTSCHLAND Änderungen vorbehalten Artikel-Nr. E20001-A310-P530 Dispo SCHÖ WS Gedruckt in Deutschland Siemens AG 2014 Die Informationen in dieser Broschüre enthalten lediglich allgemeine Beschreib ungen bzw. Leistungs merk male, welche im konkreten Anwendungsfall nicht immer in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich durch Weiterentwicklung der Produkte ändern können. Die gewünschten Leistungs merkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei Vertragsschluss ausdrücklich vereinbart werden. Liefermöglichkeiten und technische Änderungen vorbehalten. Alle Erzeugnisbezeichnungen können Marken oder Erzeugnis namen der Siemens AG oder anderer, zuliefern der Unternehmen sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann.