Stromversorgungstransformator

Leistungtrockenölgefüllt

Allgemeine Beschreibung
Elektrische Unterstützung wird seit vielen Jahren in der Glasindustrie eingesetzt. Ursprünglich wurden die meisten Booster ausschließlich installiert, um die Ofenleistung zu erhöhen. Heute kann elektrische Unterstützung für mehrere Vorteile genutzt werden, darunter erhöhte Produktionsleistung, verbesserte Glasqualität und bessere Effizienz des fossilen Brennersystems.

Vorteile

• Erhöhte Ofenleistung
• Verbesserte und stabile Glasqualität
• Verbesserte Effizienz des fossilen Brennersystems
• Verbesserte thermische Gradienten im Schmelzraum
• Reduzierte Zeit bei Farbwechseln
• Erhöhte Ofenflexibilität bei Änderung der Ofenleistung (Pull-Änderungen)

Arten von Booster-Systemen
Jedes Booster-System wird nach Ofentyp und Kundenanforderungen maßgeschneidert. Glass Service bietet Systeme einschließlich:

• Schmelz-End-Booster zur Leistungssteigerung
• Thermische Barriere-Booster zur Stabilisierung der Konvektionsströmungen
• Raffinier-Booster
• Kehl-Booster zur Verwendung beim Aufheizen und bei niedrigen Zugbedingungen

Lieferumfang
Jedes von Glass Service gelieferte Booster-System kann als eigenständiges System oder in das Ofenleitsystem integriert geliefert werden. Gelieferte Ausrüstung für den elektrischen Booster umfasst:

• Leistungstransformator(en)
• Schaltschrank
• Elektroden und Halter
• Wasser-Kühlsystem für Elektrodenhalter
• Notluftkühlung
• Kabel und Verbinder

Schmelzbooster
Bei Installation zur Erhöhung der Ofenleistung kann der Schmelzbooster in der Regel zusätzlich etwa 30 % über die durch fossile Brenner erzeugte Schmelzleistung liefern. Elektrische Booster werden in Farbgasöfen empfohlen, um die Bodentemperatur zu halten. Schmelzbooster-Elektroden können in den Ofen-Seitenwänden oder im Ofenboden installiert werden (Bodenelektroden bevorzugt, um Korrosion der Seitenwandblöcke zu minimieren). Typischer installierter Leistungsbereich: 400 bis 1200 kVA, größere Systeme sind je nach Wirtschaftlichkeit und Stromkosten möglich.

Thermische Barriere-Booster
Der Barriere-Booster verstärkt und fixiert die Konvektionsströmung im Ofen am Hot-Spot und erhöht die Temperatur in der Vorderzone. Die verbesserte Konvektion schafft eine Barriere gegenüber dem Ansatz, was zu besserer Ansatzabdeckung und verbesserter Glasqualität führt. Installierte Leistung kann je nach Ofengröße und Geometrie von 200 bis 1000 kVA variieren. Antriebstechnik ist üblicherweise Thyristoren mit Trockentransformator; in einigen Fällen wird ein On-Load Tap Changer (OLTC) verwendet. Die Verbindung ist meist dreiphasig mit elektrodengenauer Positionierung zur Lastbalance. Elektroden sind Molybdänstäbe mit wassergekühlten Haltern. Die Barriereleistung wird durch Ofenbodentemperatur, Glastemperatur und Elektrodetemperatur begrenzt.

Kehlbooster
Kehlbooster werden zum Aufheizen der Ofenkohle oder zur Temperaturerhaltung verwendet. Empfohlen für tiefe Raffineröfen und für farbige sowie Spezialgläser. Typische installierte Leistung 30–70 kVA. Antriebstechnik: Thyristor und Trockentransformator Niederspannung Einphasen (z. B. 400 Vac). Elektroden aus Molybdän mit wassergekühlten Haltern.

Transformatorentechnologie
Die Transformatorentechnologie hängt von der Anlagengröße ab. Für kleinere Installationen: Thyristor-Technologie mit Trockentransformator. Für größere Installationen: Hochspannungs-ölgefüllter Transformator mit On-Load Tap Changer (OLTC). OLTC-Merkmale und typische Eigenschaften umfassen saubere sinusförmige Ausgangsspannung, Mittelspannungs-Eingangsbereich (ca. 4.000–20.000 V), Leistungsbereich 400–1200 kVA, Spannungsregler mit mehreren Stufen (z. B. 21–29 Stufen), Ausgangsspannungsbereich ~80–300 V, verschiedene Primär/Sekundär-Verbindungsmöglichkeiten, Kühltypen (ONAN oder ONWF) und Standard-Schutzfunktionen (Buchholz-Relais, Öl- und Wassertemperaturüberwachung). OLTC-Vorteile: lange Lebensdauer, hohe Energieeffizienz, saubere Ausgangsform, reduziertes Feldverkabeln, lange wartungsfreie Betriebszeit.

Schaltungs- und Antriebsarten
Schaltungstyp On-load Tap Changer Transformator (OLTC): saubere sinusförmige Ausgangswelle, lange Transformatorlebensdauer, hohe Effizienz, keine Obsoleszenz. Schaltungstyp Thyristoreinheit (TU): verwendet für Niedrigleistungs-Booster (30–400 kVA); preiswerter zu installieren als OLTC. TU-Merkmale: Eingangs-Spannungsbereich 220–600 Vac, Ausgang 80–300 Vac, Leistungsbereich 20–600 kVA pro Transformator, Trockentransformator mit Mehrfachspannungssekundärwahl und Temperatursensor, kontinuierliche Leistungsregelung, verschiedene Anschlussoptionen (offenes/geschlossenes Delta, Sonderanschlüsse).

Steuerungssystem
Glass Service liefert ein dediziertes Steuerungssystem auf DCS-Basis (Honeywell HC900), das OLTC- oder Thyristor-TU-Booster verwalten kann. Das Steuerungssystem verwaltet:

• Leistungsbooster-PID oder Strombooster-PID
• Eingangsspannung
• Ausgangsspannung
• Stromwert für jede Elektrode
• Temperaturwert für jede Elektrode
• Überwachung von Erdströmen und Spannungen
• Wasser-Kühlungsüberwachung für jede Elektrode
• Transformator- und Thyristor-Alarmmeldungen
• Strategien für Notfallsituationen

Das HMI kann ein lokales Touch-Panel oder ein zentrales PC-SCADA sein. Alle Prozessparameter und -variablen werden zur Prozessanalyse überwacht und aufgezeichnet.

Wasser Kühlung
Jeder Booster verfügt über einen dedizierten Wasserkühlkreis, um Kühlwasser zu den Elektrodenhaltern zu liefern, mit speziellem Durchflussregel- und Überwachungssystem. Der Wasserfluss wird manuell gesteuert; niedriger Durchfluss oder erhöhte Temperatur werden durch Sensoren und Druckschalter erkannt. Der Durchflussschalter ist für hohe Zuverlässigkeit und einfache Wartung ausgelegt.

Elektrodenhalter
Glass Service hat einen hochzuverlässigen Elektrodenhalter für Molybdän-Elektroden entwickelt. Wichtige Merkmale umfassen:

• Doppelter Kühlkreislauf: primäre Wasserkühlung und sekundäre/Notluftkühlung
• Thermoelement (Typ K) zur Kopftemperaturerfassung
• Einblock-gefräster Kopf
• Laser-geschweißte Rohrkühlanschlüsse
• Max Kopftemperatur 1000°C; empfohlene Betriebs-Kopftemperatur max 800°C
• Kühlwasserverbrauch ca. 5 l/min
• Max Kühlwassertemperatur 35°C; Betriebsdruck 2–4 bar
• Horizontale oder vertikale Installation
• Halter geliefert für Elektroden-Durchmesser: 1.50, 2.0, 3.0 und 4.0 inch
• Zubehör: Kühlrohre mit hoher elektrischem Widerstand, mechanische Halterungen und elektrische Isolierung, Notstützen für Bodenmontage, Wasser- und Luftventile, Armaturen

Technische Daten

• Elektrodentyp: Molybdänstäbe
• Installierte Leistung Schmelzbooster: typ. 400–1200 kVA (größer möglich)
• Leistung thermische Barrierebooster: typ. 200–1000 kVA
• Leistung Kehlbooster: typ. 30–70 kVA (einphasig)
• Antriebstechnologien: Thyristor + Trockentransformator; OLTC (ölgefüllter Transformator mit On-Load Tap Changer)
• Transformatoreingang: Mittelspannung (ca. 4 kV–20 kV) für OLTC-Systeme
• Transformator-Leistungsbereich: typ. 400–1200 kVA (OLTC), 20–600 kVA pro Transformator (TU)
• Ausgangsspannungsbereich: ca. 80–300 V (abhängig von Konfiguration)
• Phasen: meist dreiphasig (balancierte Last); Kehlbooster oft einphasig
• Kühlung: Elektrodenhalter-Wasserkühlung + Notluftkühlung; dedizierter Wasserkreislauf mit Überwachung von Durchfluss/Druck/Temperatur
• Elektrodenhalter-Angaben: Kühlwasserverbrauch ~5 l/min; max Kopftemp 1000°C; empfohlene Betriebstemp Kopf max 800°C; Kühlwasserdruck 2–4 bar; max Wassertemp 35°C
• Steuerung: DCS Honeywell HC900, lokales HMI oder zentrales SCADA; Funktionen beinhalten PID-Regelung, Überwachung von Spannungen/Strömen/Temperaturen, Alarme und Notfallstrategien
• Installation: Retrofit in Betrieb befindlichen Ofen möglich