2015 11-19-case study-motor_replacement_on_extruder_danfoss
-
Upload
sirris -
Category
Technology
-
view
156 -
download
0
Transcript of 2015 11-19-case study-motor_replacement_on_extruder_danfoss
4 | Department (slide master)
Algemene kenmerken van de extruder
Hart van de productie Veel draaiuren = veel energie
Vaak grotere vermogens (50 kW – 1 MW)
Motor aandrijving > 95% totaal opgenomen vermogen van de extruder.
5 | Department (slide master)
Algemene kenmerken van de extruder
Applicatie vereist hoog losbreekkoppel => Motor dient maatje groter genomen te worden
Snelheidsregeling met grote precisie en stabiliteit => oudere installaties vaak uitgerust met DC-motoren
7 | Department (slide master)
Concreet voorbeeld extruder met dubbele schroef
DC-motor 110 kW
Riem-overbrenging
8 | Department (slide master)
Energie meting
Warmte Warmte Warmte
X ηdrive X ηmotor X ηriem X ηgear = machine vermogen
Warmte
9 | Department (slide master)
Opgenomen vermogen berekening
Originele motoren Motor 1 Motor 2
Gemeten vermogen 83 kW 28 kW
Rendement DC-drive 96% 96%
DC-Motor rendement @ full load
88% 88%
DC-Motor rendement @ actual load
83% 65%
Riem rendement 93% 93%
Totaal rendement 74% 58%
Mechanisch vermogen ingang reductor
61,4 kW 16,2 kW
10 | Department (slide master)
DC-motor rendement
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Eff
icie
ncy %
Efficiency DC-Motor 110 kW
Load %
11 | Department (slide master)
Hoe: Verhoog rendement van de gebruikte componenten. Stap 1: DC-Motor vervangen met een IE4+ equivalent Stap 2: Aandrijfriem vervangen
Doel: reduceer het energieverbruik
12 | Department (slide master)
Stap 1: Motor vervangen
14 | Department (slide master)
Berekening elektrisch energie
IE4+ motoren Motor 1 Motor 2
Mechanisch vermogen ingang reductor
61,4 kW 16,2 kW
Riem rendement 93% 93%
PM-Motor rendement @ full load
96% 96%
PM-Motor rendement @ actual load
96% 94%
FC302 Drive rendement 98% 98%
Totaal rendement 87,5% 85,7%
Opgenomen elektrisch vermogen 70,2 kW 18,9 kW
15 | Department (slide master)
Energie winst
Vermogenswinst motor 1: (83 kW – 70,2 kW) = 12,8 kW Vermogenswinst motor 2: (28 kW – 18,9 kW) = 9,1 kW Veronderstelling bedrijfsduur - 16 uur/dag - 320 dagen/jaar
Gemiddelde kostprijs elektrische energie: 0,1 €/kWh Besparing motor 1: 65536 kWh/j en 6553,6 €/j Besparing motor 2: 46592 kWh/j en 4659,2 €/j Totaal besparing : 112128 kWh/j en 11213 €/j Of ook 21200 kg CO²/jaar minder uitstoot
16 | Department (slide master)
R.O.I. (Return on investment)
Energie besparing : 11213 €/jaar Onderhoud DC-motor : 2500€ (jaarlijkse onderhoudskost 2 DC-motoren)
Totale besparing: : 13713 €/jaar Kostprijs aanpassing - Prijs motor 1&2 : 16000 € (Permanent magneet motor IE4+)
- Prijs drive 1&2 : 14000 € (Danfoss FC302 – 110 kW)
- Werkuren : 2500 € Totale investering : 32500 €
R.O.I = 2,4 jaar
Winst na 10 jaar : 105.000€
17 | Department (slide master)
Stap 2: Vervangen riemaandrijving
19 | Department (slide master)
Berekening energie verbruik
IE4+ motoren Motor 1 Motor 2
Mechanisch vermogen 61,4 kW 16,2 kW
Riem rendement 97% 97%
Motor rendement @ full load
96% 96%
Motor rendement @ actual load
96% 94%
Drive rendement 98% 98%
Totaal rendement 91,3% 89,4%
Elektrisch opgenomen vermogen 67,3 kW 18,1 kW
20 | Department (slide master)
Besparingen stap 1 & 2
Totale kostprijs aanpassing : 34500 €
R.O.I. : 2,2 jaar
Winst 10 jaar : 120.000€
Vermogen winst : 25,6 kW Energie / jaar : 131072 kWh Besparing onderhoud DC-motoren : 2500 €/jaar Totale winst/jaar : 15607 €/jaar
22 | Department (slide master)
Motors supported by VLT®
• Danfoss frequentie converters ondersteunen alle courante motor technologieën
• Induction motors, PM motors and Synchronous Reluctance motors are supported by drives from the VLT® AutomationDrive FC 302, HVAC Drive FC 102 and AQUA Drive FC 202 series
Induction Motor
Copper Rotor Motor
PM-Motor (Surface mounted magnets)
PM-Motor (Interior mounted magnets)
Line Start PM-Motor
Synchronous Reluctance Motor
23 | Department (slide master)
Easy motor exchange with VLT®
• PLC programma blijft onveranderd Geen aanpassingen nodig
• Enkel de motor data in de frequentieomvormer dient aangepast te worden.
24 | Department (slide master)
Brochure Motor technologies
• Beschrijft de meest courante motor technologieën.
Inductie Motor
Inductie motor met koper rotor
PM Motor
EC Motor
Line Start PM Motor
Synchronous Reluctance Motor
• Voor en nadelen van de verschillende technologieën.
• Beschikbaar in hardcopy en downloadbaar via www.danfoss.be
26 | Department (slide master)
Energy efficiency als drijfveer voor nieuwe motor technologieën
IE2: Applied
IE3: 2015/2017
IE2: Applied
IE3: 2015/2017
IE2: Applied
IE3: Applied
IE2: Applied IE2: Applied
IE2: Applied
IE2:
Applied
IE3:
Applied
IE1: Applied
Only a selection of valid MEPS are shown.
IE2: Recommended
IE2: Applied
Minimum Efficiency Performance Standards voor motoren wordt verplicht in de meeste landen
27 | Department (slide master)
MEPS Timeline Europe
De Europese wetgeving (EG) No. 640/2009 bepaald welke motoren dienen te voldoen aan de “Minimum Efficiency Performance Standards” (MEPS).
Power MEPS MEPS Alternative
Sinds 16.06.2011 0,75 – 375 kW IE 2 -
Sinds 01.01.2015 0,75 – 7,5 kW IE 2 -
Sinds 01.01.2015 7,5 – 375 kW IE 3 IE 2 + VSD
Vanaf 01.01.2017 0,75 – 375 kW IE 3 IE 2 + VSD
Starting 2015 a label on IE2 motors will indicate that VSD is mandatory for operation
28 | Department (slide master)
IEC Standards
IEC 60034-2-1:2007 IEC 60034-30:2014
Definitie van de IE klassen IE 1 = Standard Efficiency IE 2 = High Efficiency IE 3 = Premium Efficiency IE 4 = Super Premium Efficiency
Methode voor het bepalen van verliezen en rendementen van elektrische motoren
31 | Department (slide master)
Danfoss ecoSmart Energy efficiency calculation tool
Features
• Energie efficiency berekeningstool volgens de EN50598 standaard
• Toont rendementen van de drive bij nominale belasting en bij partiële belasting.
• Berekent de motor energie klasse (IE) en de motor/drive systeem energie klasse (IES) gebaseerd op effectieve motor gegevens. (motor kenplaat)
• Genereert een “Energie rendement certificaat”