Middenspanningsdrives in de staalfabriek

Bij het omvormen van ruwijzer tot staal in de convertor komen veel stofrijke rookgassen vrij. Die voeren wij af met grote ventilatoren. Tijdens het blaasproces worden de rookgassen afgezogen via de ventilator van de primaire ontstoffing.

Tijdens het laden van de convertor en het afgieten van staal en slak worden de gassen afgezogen door de ventilatoren van de secundaire ontstoffing. Dankzij een drive kunnen beide ontstoffingsinstallaties de gewenste onderdruk creëren. (zie figuur 1)


Klik om te vergroten
Figuur 1: operatorbeeld van het convertorproces

Staal maken is een batchproces. De drive biedt ons een grote flexibiliteit op het vlak van energiebesparing.
Wij gebruiken een 3,6MW-ventilator voor de primaire ontstoffing en 3 x 2,5MW ventilatoren op de secundaire ontstoffing. Dergelijke vermogens bereiken wij enkel met middenspanningsdrives: voor een aandrijfvermogen van 3MW is bij een spanning van 690V ongeveer een stroom van 3100A nodig, bij 6000V nog amper 350A. Dit komt op het vlak van de bekabeling respectievelijk overeen met 6 kabels van elk
300 mm² of één kabel van maar 120 mm².



De technologie

Voor de primaire ontstoffing gebruiken we drives met IGBT-technologie (Insulated Gate Bi-polar Transistor). Deze biedt een eenvoudige en betrouwbare configuratie met belangrijke voordelen:


  • Vermogenhalfgeleiders zonder snubbernetwerk (deze zorgen voor een stabiele stroomverdeling bij aansturing van de vermogencomponent), minder componenten in de drive.
  • Laag vermogen om de ‘gate’ aan te sturen.


Wegens zijn modulaire opbouw is de drive zeer onderhoudsvriendelijk.



Figuur 2: IGBT als basis voor de middenspanningsdrive, gemonteerd op inschuifbare lades

Voor de secundaire ontstoffing kozen wij voor een leverancier die gebruik maakt van IGCT’s (Integrated Gate Commutated Thyristor). Deze hebben als grote voordeel dat ze lage geleidingsverliezen hebben in vergelijking met IGBT’s.



Systeemopbouw

Beide systemen hebben een vergelijkbare opbouw:


Klik om te vergroten
Figuur 3: schematische opbouw van een drive

De drives zijn standaard uitgerust met een 12-pulse diode gelijkrichter. Dit resulteert in een uitstekende Cosφ.
De 3-level wisselrichter zorgt voor een optimale uitgangsspanningskarakteristiek waardoor de motoren minder belast worden met zogenaamde 'spikes'.
Voor ons vermogenbereik moeten verscheidene drivecomponenten worden gekoeld met water. In combinatie met dergelijke spanningen is dit niet evident.


Enkel gedeïoniseerd water komt hiervoor in aanmerking. Dit is water waarvan de geleidbaarheid kleiner is dan 0,5 µS/cm (Ter vergelijking: gedemineraliseerd water voor stoomstrijkijzers heeft 10 µS/cm). Dankzij deze lage waarden fungeert het water als een isolator. Voor elke groep drives is een compleet deïonisatiecircuit gebouwd met de nodige beveiligingen.



Figuur 4: deïonisatie gebeurt in een met hars gevulde deïoniseerfles


Monitoring

De aansturing van de drive gebeurt via snelle processoren die allen via een profibusnetwerk verbonden zijn met de basisautomatisering. Aansturing van de vermogenelektronica gebeurt over glasvezelnetwerk.



Figuur 5: processorkaarten

Zo kunnen we vanuit de controlezaal de midden-spanningsdrive perfect monitoren.


Klik om te vergroten
Figuur 6: monitoring drive via eigen ontwikkelde tool