Trasformatore di alimentazione elettrica

di potenzaa seccoin olio

Descrizione generale
Il potenziamento elettrico è utilizzato da molti anni nell'industria del vetro. Inizialmente la maggior parte dei booster venivano installati semplicemente per aumentare la produzione del forno. Oggi il potenziamento elettrico può essere impiegato per ottenere diversi vantaggi, tra cui aumento della produzione, miglioramento della qualità del vetro e maggiore efficienza del sistema di combustione dei combustibili fossili.

Vantaggi

• Aumento della produzione del forno
• Qualità del vetro migliorata e stabile
• Migliore efficienza del sistema di combustione fossile
• Miglioramento dei gradienti termici nel crogiolo
• Riduzione dei tempi per i cambi di colore
• Maggiore flessibilità del forno durante le variazioni di tiraggio

Tipi di sistemi booster
Ogni sistema booster è realizzato su misura in base al tipo di forno e ai requisiti del cliente. Glass Service offre sistemi tra cui:

• Booster di fine fusione per aumentare la produzione
• Booster barriera termica per stabilizzare le correnti convettive
• Booster di raffinazione
• Booster di gola per l'uso durante il riscaldamento e in condizioni di basso tiraggio

Campo di fornitura
Ogni sistema booster fornito da Glass Service può essere consegnato come sistema stand-alone o integrato nel sistema di controllo del forno. Le attrezzature fornite per il booster elettrico includono:

• Trasformatore/i di potenza
• Pannello di controllo
• Elettrodi e portelettrodi
• Sistema di raffreddamento ad acqua per i portelettrodi
• Raffreddamento d'emergenza ad aria
• Cavi e connettori

Booster di fusione
Installato per aumentare la produzione, il booster di fusione può normalmente fornire un ulteriore ~30% oltre il vetro fuso dal combustibile fossile. I booster elettrici sono raccomandati nei forni per vetro colorato per mantenere la temperatura al fondo. Gli elettrodi del booster di fusione possono essere installati nelle pareti laterali del forno o nel fondo (si preferiscono gli elettrodi di fondo per minimizzare la corrosione dei blocchi delle pareti laterali). Gamma di potenza tipica installata: 400–1200 kVA, con sistemi più grandi possibili in funzione dell'economia e del costo dell'elettricità.

Booster barriera termica
Il booster barriera rafforza e stabilizza la corrente convettiva nel punto caldo del forno e aumenta la temperatura nella zona anteriore. La convezione migliorata crea una barriera alla carica, migliorando la copertura della carica e la qualità del vetro. La potenza installata può variare da 200 a 1000 kVA a seconda delle dimensioni e della geometria del forno. La tecnologia di pilotaggio è solitamente a tiristori con trasformatore a secco; in alcuni casi si utilizza un on-load tap changer (OLTC). La connessione è generalmente trifase con elettrodi posizionati per un carico di fase bilanciato. Gli elettrodi sono barre di molibdeno con portelettrodi raffreddati ad acqua. La potenza della barriera è limitata dalla temperatura del fondo forno, dalla temperatura del vetro e dalla temperatura degli elettrodi.

Booster di gola
I booster di gola sono utilizzati per il riscaldamento della gola del forno o per il mantenimento della temperatura. Raccomandati per forni con raffinatori profondi e per vetri colorati e speciali. Potenza installata tipica 30–70 kVA. Tecnologia di pilotaggio: tiristore e trasformatore a secco monofase a bassa tensione (es. 400 Vac). Gli elettrodi sono in molibdeno con portelettrodi raffreddati ad acqua.

Tecnologia dei trasformatori
La tecnologia del trasformatore di potenza dipende dalla dimensione dell'installazione. Per installazioni più piccole: tecnologia a tiristori con trasformatore a secco. Per installazioni più grandi: trasformatore ad alta tensione, con olio, con on-load tap changer (OLTC). Le caratteristiche OLTC includono uscita sinusoidale pulita, intervallo di ingresso media tensione (circa 4.000–20.000 V), intervallo di potenza 400–1200 kVA, regolatore di uscita con più passi (es. 21–29 passi), intervallo di uscita ~80–300 V, varie opzioni di connessione primaria/secondaria, tipi di raffreddamento (ONAN o ONWF) e protezioni standard (rele' Buchholz, controllo temperatura olio/acqua). Vantaggi OLTC: lunga durata, alta efficienza energetica, forma d'onda di uscita pulita, cablaggio in campo ridotto, lunga operatività senza manutenzione.

Tipi di circuito e unità di pilotaggio
Tipo di circuito con trasformatore con on-load tap changer (OLTC): uscita sinusoidale pulita, lunga vita del trasformatore, alta efficienza, nessuna obsolescenza. Tipo di circuito unità a tiristore (TU): usato per booster a bassa potenza (30–400 kVA); meno costoso da installare rispetto all'OLTC. Caratteristiche TU: intervallo tensione ingresso 220–600 Vac, uscita 80–300 Vac, intervallo potenza 20–600 kVA per trasformatore, trasformatore a secco con selezione secondaria multivolt e sensore di temperatura, regolazione continua della potenza, varie opzioni di connessione (delta aperto/chiuso, connessioni speciali).

Sistema di controllo
Glass Service fornisce un sistema di controllo dedicato basato su DCS (Honeywell HC900) in grado di gestire booster OLTC o TU tiristore. Il sistema di controllo gestisce:

• PID potenza booster o PID corrente booster
• Tensione d'ingresso
• Tensione d'uscita
• Valore di corrente per ogni elettrodo
• Valore di temperatura per ogni elettrodo
• Monitoraggio corrente di terra e tensione
• Monitoraggio raffreddamento ad acqua per ogni elettrodo
• Allarmi trasformatore e allarmi tiristore
• Strategie in condizioni di emergenza

L'HMI può essere un pannello touch locale o un SCADA centrale su PC. Tutti i parametri e le variabili di processo sono controllati e registrati per l'analisi di processo.

Raffreddamento ad acqua
Ogni booster dispone di un circuito di raffreddamento ad acqua dedicato per fornire acqua di raffreddamento ai portelettrodi con un sistema speciale di controllo e monitoraggio del flusso. Il flusso d'acqua è controllato manualmente; il basso flusso o l'aumento della temperatura sono rilevati da sensori e pressostati. L'interruttore di flusso è progettato per alta affidabilità e manutenzione semplice.

Portelettrodi
Glass Service ha sviluppato un portelettrodo ad alta affidabilità per elettrodi in molibdeno. Caratteristiche principali:

• Doppio circuito di raffreddamento: raffreddamento acqua primario e raffreddamento aria secondario/di emergenza
• Termocoppia (tipo K) per rilevamento temperatura testa
• Testa lavorata in un unico blocco
• Connessioni tubolari di raffreddamento saldate al laser
• Temp. max testa 1000°C; temp. operativa raccomandata max 800°C
• Consumo acqua di raffreddamento circa 5 l/min
• Temp. max acqua 35°C; pressione di esercizio 2–4 bar
• Installazione orizzontale o verticale
• Portelettrodi forniti per diametri elettrodo: 1.50, 2.0, 3.0 e 4.0 inch
• Accessori: tubi di raffreddamento ad alta resistenza elettrica, supporti meccanici e isolamento elettrico, supporti d'emergenza per installazione a fondo, valvole acqua e aria, raccordi

Specifiche tecniche

• Tipo elettrodo: barre di molibdeno
• Potenza installata booster di fusione: tip. 400–1200 kVA (più elevata possibile)
• Potenza booster barriera termica: tip. 200–1000 kVA
• Potenza booster di gola: tip. 30–70 kVA (monofase)
• Tecnologie di pilotaggio: tiristore + trasformatore a secco; OLTC (trasformatore olio con on-load tap changer)
• Ingresso trasformatore: media tensione (circa 4 kV–20 kV) per sistemi OLTC
• Gamma potenza trasformatore: tip. 400–1200 kVA (OLTC), 20–600 kVA per trasformatore (TU)
• Gamma tensione uscita: circa 80–300 V (a seconda della configurazione)
• Fasi: prevalentemente trifase (carico bilanciato); booster di gola spesso monofase
• Raffreddamento: raffreddamento portelettrodo ad acqua + raffreddamento aria d'emergenza; circuito acqua dedicato con monitoraggio flusso/pressione/temperatura
• Parametri portelettrodo: consumo acqua circa 5 l/min; temp. max testa 1000°C; temp. operativa max 800°C; pressione acqua 2–4 bar; temp. max acqua 35°C
• Controllo: DCS Honeywell HC900, HMI locale o SCADA centrale; funzioni includono controllo PID, monitoraggio tensioni/correnti/temperature, allarmi e strategie di emergenza
• Installazione: retrofit possibile su forno in servizio