2015 11-19-case study-motor_replacement_on_extruder_danfoss

32
Case studie Motor keuze van de extruder By Kurt Muylaert

Transcript of 2015 11-19-case study-motor_replacement_on_extruder_danfoss

Case studie Motor keuze van de extruder By Kurt Muylaert

2 | Department (slide master)

De Extruder

Basis materiaal (granulaat)

(Eind) product

3 | Department (slide master)

Energieflow

Energie

Energie Energie

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.

6 | Department (slide master)

Besluit extruder

7 | Department (slide master)

Concreet voorbeeld extruder met dubbele schroef

DC-motor 110 kW

Riem-overbrenging

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

13 | Department (slide master)

Permanent magneet motor - 110 kW @ 1500 rpm

Stap 1: Motor IE4+

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€

18 | Department (slide master)

Rendementen riemoverbrengingen

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

21 | Department (slide master)

One VLT for all motors free choice of motor and optimal operation

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

25 | Department (slide master)

Wetgevingen en Standaards

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

29 | Department (slide master)

30 | Department (slide master)

Eco-design EN 50598 – focus op sytemen

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”

32 | Department (slide master)

Brochure Ecodesign

•Meer informatie over de nieuwe EN 50598 norm