Brochure - HV Turbo

Compression solutions
Turbocompressori
Centrifughi
Single-stage integrally geared (STC-GO)
2
La più alta efficienza,
il design più compatto
Siemens progetta e produce soluzioni tecnologiche ad alte
prestazioni per l’aereazione, destinate sia al trattamento
delle acque reflue che alle altre applicazioni industriali.
La serie di compressori STC-GO è realizzata sulle singole
specifiche di impianto del cliente e per questo nasce significativamente più efficienti di qualsiasi alto compressore
standard. L’alta qualità dei componenti e l’aderenza ai più
alti standard tecnici per un’ampia gamma di applicazioni
assicura l’affidabilità nel lungo periodo e una manutenzione minima.
Con più di 7.000 unità installate in tutto il mondo,
Siemens è il leader di mercato in questa gamma di
applicazioni.
Il centro produttivo per la serie di compressori STC-GO è la
nostra fabbrica di Frankhental (Germania), mentre il centro di ricerca e sviluppo è situato presso il nostro centro di
competenza di Helsingør (Danimarca). In questi siti, i
nostri tecnici specializzati, con competenze ingegneristiche e biologiche, lavorano costantemente per migliorare
le tecnologie di compressione, mantenendo un’attenzione
costante sull’ottimizzazione dell’efficienza e del consumo
energetico.
Highlights
Massima efficienza nell’intero range di funzionamento, anche con temperature e pressioni diverse
da quelle di progettazione,
Turndown fino al 45 % (o meno) a velocità costante
Portata personalizzabile per mezzo di palette a geometria variabile nel diffusore, palette variabili nell’aspiratore o una combinazione di entrambi i sistemi,
il Dual-Point-Control ™
Cuscinetti di alta qualità per una lunga durata nel
tempo con una manutenzione minima
Aria in mandata priva di residui oleosi
Design compatto per ridurre l’ingombro a pavimento
e facilitare la sostituzione di compressori più vecchi
e meno efficienti
Strumentazione standard o personalizzabile per il
controllo delle condizioni di esercizio
Bassa rumorosità
Ridotti costi di esercizio e manutenzione
3
Siemens Turbocompressors (STC) for Aeration
30
kW
1.75
20
kW
50
kW
100
kW
150
kW
200
kW
300
kW
400
kW
1.000
kW
2.000
kW
GO(80)
GO(66)
GO(44)
GO(22)
10
kW
GO(10)
1.25
GO(5)
Integrally geared, one stage
GO(100)
2.25
GO(2)
Differential Pressure (barg)
3.0
0.75
0.25
1,000
10,000
100,000
Actual flow (m³/h)
Conditions: 1,013 bar, 20 degrees C, 36% RH
STC-GO product range
Applicazioni
Portata di compressione e range di pressioni
Trattamento delle acque di scarico
Trattamento biologico per:
I range di portata e pressione vanno da 1.000 a 125.000
Nm3/h con pressioni differenziale fino a 2.5 bar (fino a 4
bar per le soluzioni a due stadi).
Acque reflue urbane
Acque di scolo industriali
Desulfurizzazione dei gas di raffreddamento
Turbosoffianti per il trattamento dei gas di raffreddamento prodotti dagli impianti di generazione e dall’industria pesante.
Fermentazione e produzione enzimatica
Trattamento biochimico per l’industria farmaceutica, la
produzione di lieviti e processi biologici affini.
Carta e cellulosa
Fornaci e fonderie
Turbosoffianti per l’areazione di processi di combustione e
reazione per l’industria petrolchimica e metallurgica.
Recupero di zolfo
Compressori per areazione per il recupero catalitico dello
zolfo nell’industria petrolchimica.
4
La serie di compressori Siemens STC-GO per applicazioni
civili e industriali si compone di macchine di diverse
taglie. Siemens offre una soluzione completa, composta
da moltiplicatore di giri, giunto, motore elettrico e circuito
di lubrificazione, tutto montato su un unico basamento.
Efficienza di progettazione
I compressori Siemens STC-GO sono progettati secondo i
criteri meccanici e aerodinamici più avanzati e con un
sistema di controllo all’avanguardia. Gli aspetti aerodinamici e il moltiplicatore di giri sono stati sviluppati e affinati in 30 anni di esperienza nella produzione, al fine di
creare il compressore d’aria più efficiente sul mercato.
Un compressore ben progettato è specifico per le condizioni del sito e utilizza la minima potenza necessaria. Le
performance del compressore possono essere personalizzate con il sistema di pre-rotazione dell’aria in aspirazione
(variable inlet guide vanes o IGV), palette a geometria
variabile nel diffusore, o entrambi. La scelta tra le diverse
soluzioni è fatta in base alla portata richiesta, pressione di
mandata e condizioni ambientali.
Unità di compressione di taglia piccola STC-GO (10)
Flusso in entrata ca. 2.000–33.000 Nm3/ora e pressione
differenziale 0.4–1.9 bar.
Unità di compressione di taglia grande STC-GO (80)
Flusso in entrata 40,000 – 80.000 Nm3/ora e pressione
differenziale 0.4 –1.5 bar.
STC-GO (10SV-GL285)
Applicazione speciale per la desulfurizzazione
dei gas di raffreddamento
Portata 11.360 m3/ora – 2.56 bar.
STC-GO (22V-GL315)
Applicazione speciale per il recupero dello zolfo
Unità di compressione di taglia media STC-GO (22V-GL315)
per portata costante di 19.190 m3 / ora – 0.910 bar.
5
Differenti configurazioni di
controllo del compressore:
Palette a geometria variabile e sistema
di pre-rotazione dell’aria in aspirazione (IGV)
Questo design costituisce l’esclusivo Siemens Dual
Point Control ™ che con entrambe le soluzioni,
assicura un funzionamento ad alta efficienza anche in condizioni al di fuori del range di
progettazione. Questo sistema rende i compressori
Siemens STC-GO particolarmente indicati quando i
requisiti operativi sono caratterizzati da notevole
fluttuazione della temperatura di ingresso,
pressione di scarico e flusso.
H IS, REL [%]
110
100
100
90
95
80
90
70
0
20
40
60
80
100
Flow [%]
Palette a geometria variabile
Dotato di un sistema palette per diffusore variabile, Siemens
STC-GO dispone di curve di prestazione relativamente ripide
ed è quindi particolarmente adatto per il funzionamento ad
alta efficienza a pressione di mandata e temperatura di ingresso relativamente costanti.
H IS, REL [%]
110
100
90
90
80
80
70
70
0
20
40
60
80
100
Flow [%]
Palette a configurazione variabile per aspiratore
Dotato di un sistema di palette variabile in aspirazione (IGV),
STC-GO è la soluzione più efficiente per applicazioni che richiedono alte portate. Questo design è conforme anche alle
norme API ed è molto adatto per le applicazioni industriali
H IS, REL [%]
110
100
100
90
95
90
80
70
0
20
40
60
Flow [%]
6
80
100
Sistema di pre-rotazione dell’aria in aspirazione (IGV)
Design Aerodinamico
Tutti i componenti lungo il percorso dell’aria hanno un
design aerodinamico studiato per ridurre al minimo le
turbolenze, ottimizzando così il flusso attraverso il
compressore.
Palette a geometria variabile
Il sistema a geometria variabile controlla l’angolo delle
17/21 palette poste sul diffusore, regolando di
conseguenza, il passaggio dell’aria nel diffusore. Il design
asimmetrico delle palette è studiato per ottimizzare il
flusso dell’aria e massimizzare il rendimento nell’intero
range di funzionamento del compressore. Le palette sono
sistemate radialmente intorno alla girante.
Sistema di pre-rotazione dell’aria in aspirazione (IGV)
Il sistema di pre-rotazione dell’aria permette di modificare
l’angolo di incidenza del flusso in aspirazione verso la
girante e, di conseguenza, influenza la velocità relativa
dell’aria. Questo permette la regolazione in uscita dal
compressore e ottimizza l’assorbimento di potenza in
assecondando i cambiamenti dei parametri operativi come
temperatura in ingresso, pressione in uscita, ecc.
La girante:
Il cuore del compressore è la girante, lavorata dal pieno in
lega di alluminio di alta qualità
Diffusor vanes
(di derivazione aereonautica), per un miglior rapporto
peso/resistenza. Siemens è in grado di personalizzare il
design della girante attraverso un software di simulazione
tridimensionale (CFD Computer Fluid Dynamic Simulation)
per personalizzarla in base alle specifiche di ogni songolo
impianto. Il design della girante viene realizzato
utilizzando un database che contiene i test realizzati in
fabbrica su più di 7.000 compressori, oltre alle prove in
scala e le analisi sugli elementi finiti.
Differenti Moltiplicatori per specifiche differenti
Siemens offre diverse combinazioni aereodinamiche e
meccaniche. La selezione dipende dalla capacità, dalla
potenza e dal tipo di driver richiesti. Tutti i riduttori
condividono analoghe caratteristiche di design heavy-duty
per garantire una lunga durata e un ridotto fabbisogno
manutentivo.
L’aria in ingresso circola continuamente e
automaticamente attraverso i 13/24 profili non simmetrici,
disposti a raggiera intorno all’aspiratore concentrico,
massimizzando l’efficienza nell’intero ciclo operativo. Le
palette sono fissate ad entrambe le estremità, in modo da
garantire una lunga durata del compressore.
Progettazione meccanica
La serie STC-GO è costituita da compressori a stadio
singolo con moltiplicatore integrato. Compressore e
moltiplicatore sono standard, connessi verticalmente con
l’albero veloce posto esattamente sopra l’albero lento. Il
design è compatto e di facile manutenzione. Tutte le ruote
dentate sono anch’esse personalizzate sulla base della
configurazione del compressore.
Unità con cucinetti a sfere, riduttore elicoidale e palette a geometria
variabile nel diffusore per un’efficienza ottimale
7
Serie con moltiplicatore di tipo GL
Gli ingranaggi sono elicoidali, realizzati in lega di acciaio
di alta qualità, temprato e rettificato per minimizzare le
tolleranze. I cuscinetti sono idrodinamici Multi-Pad con
lubrificazione forzata ad olio. I cuscinetti sono progettati
per garantire 100.000 ore di funzionamento.
Il design assicura un facile posizionamento delle sonde
per la rilevazione di vibrazioni e temperatura, che possono
essere inserite in opzione. Le tenute di aria e olio sono del
tipo a labirinto, senza punti di contatto diretto. Ingranaggi
e cuscinetti sono lubrificati a pressione dalle pompe olio
azionate sia elettricamente che meccanicamente.
I moltiplicatori di tipo GL permettono di raggiungere la
maggiore portata e la maggiore pressione all’interno della
gamma di compressori STC-GO e di estendere gli intervalli
di manutenzione.
Model GK gearbox
Serie con moltiplicatore di tipo GK
Le applicazioni di aerazione negli impianti di trattamento
delle acque reflue specialmente se decentrati e piccoli
spesso richiedono particolari esigenze per quanto riguarda
il design e le prestazioni del compressore. La serie GK è
ideale per impianti di piccole dimensioni, perché offre un
design particolarmente compatto, con un moltiplicatore
integrato dotato di cuscinetti a sfera lubrificati da una
pompa d’olio integrata.
Serie con moltiplicatori speciali
Il moltiplicatore speciale di tipo GC è un moltiplicatore a
due stadi coassiale per motori a diesel o a gas, adatto per
applicazioni quali i processi di recupero del metano.
Questo tipo di moltiplicatore è progettato per resistere ad
alte forze torsionali provenienti dal driver.
Controllo efficiente per prestazioni efficienti
L’efficienza degli impianti di aerazione dipende in ultima
istanza dal sistema di controllo.
Model GL gearbox
I compressori Siemens sono dotati di protezioni e sistemi
di controllo studiati per garantire un funzionamento
affidabile nel lungo periodo. Sono disponibili anche
strumenti per monitorare il funzionamento del
compressore che comprendono sistemi di monitoraggio
delle vibrazioni e della temperatura dei cuscinetti che
vengono generalmente utilizzati sulle unità più grandi.
Sono disponibili inoltre sistemi per monitorare lo stato
manutentivo dei filtri di aspirazione dell’aria, dei filtri olio,
del livello del serbatoio dell’olio e antipompaggio.
Local Control Panel
Il pannello di controllo locale Siemens (LCP) è
appositamente progettato per il monitoraggio e il
controllo del compressore STC-GO sia con palette a
geometria variabile sia con il sistema di pre-rotazione
dell’aria in aspirazione (IGV).
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Caratteristiche standard:
Pannello di controllo montato o no su basamento
Controllo basato su PLC Siemens S7-300 con software
personalizzato
Interfaccia touch screen con schermo a colori
Pulsante di arresto di emergenza
Ogni unità viene testata in fabbrica
Armadi con classe di protezione IP54
Alimentazione secondo specifiche esigenze
Comunicazione PROFIBUS
Interfaccia multilingue
Il pannello di controllo locale è inoltre predisposto per
la connessione di apparecchiature ausiliarie, come ad
esempio
Attuatore per la valvola di sfiato
Motore elettrico per la pompa dell’olio di lubrificazione
Motore elettrico per le ventola di raffreddamento aria /
olio (se presente)
Servomotore per il diffusore variabile
Servomotore per sistema di prerotazione dell’aria –IGV
(se presente)
Caretteristiche speciali:
I sistemi possono essere progettati per soddisfare le
esigenze specifiche del cliente, per esempio:
Piattaforme per diversi PLC
Altri standard di comunicazione di rete: PROFIBUS DP,
Ethernet, MODBUS
Armadi certificati EEx con classe di protezione IP65 per
applicazioni in aree pericolose
Adattabile alle classi climatiche tropicali
Supporto remoto con modem GSM
Log dei dati operativi
Dispositivi per il monitoraggio e il rilevamento delle
vibrazioni
I compressori STC-GO per applicazioni civili e industriali
possono essere equipaggiati con dispositivi per il
rilevamento delle vibrazioni e il loro monitoraggio
L’accelerometro permette il rilevamento delle vibrazioni
e il monitoraggio, il segnale analogico è collegato
direttamente al PLC tramite il pannello locale di
controllo.
Sonde di prossimità per il monitoraggio delle vibrazioni
radiali ed assiali dell’albero
Master Control Panel
Il pannello di controllo principale (MCP) è progettato per
controllare automaticamente l’immissione dell’aria in una
linea di compressori da 2 fino a 15 unità STC-GO.
Utilizzando una filosofia di controllo a cascata altamente
efficiente, il processo viene costantemente alimentato con
la giusta quantità di ossigeno.
Questo tipo di controllo garantisce:
Massima efficienza e minori consumi di energia
Controllo accurato - anche in condizioni variabili
Controllo della priorità per permettere ai
turbocompressori di bilanciare le loro ore di esercizio
Un’unica interfaccia di controllo
Facile panoramica dello stato operativo di ogni
compressore
Schermata riassuntiva per l’operatore per il sistema di
compressione che mostra tutti gli eventi e I messaggi di
sistema
Indicazione diretta della pressione del condotto
principale di mandata e relativo set-point.
Tutte le funzionalità e le personalizzazioni critiche sono
protette da password.
Pannello di controllo
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Details Compressor Station
Interfaccia di controllo principale
Caratteristiche standard:
Pannello di controllo installato in remoto
Classe di protezione IP54
Controllo totalmente integrato
L’evoluzione per un controllo efficiente è il sistema Air Bio
Control (ABC). Siemens può fornire un controllo generale
e il monitoraggio completo del sistema di aerazione in
un’unica soluzione integrata altamente efficiente. Questo
include il controllo delle turbosoffianti, le valvole di
controllo del flusso d’aria, la valvola di sfiato, i misuratori
di portata, l’ossigeno disciolto e i sensori di ammonio.
Alimentazione secondo le esigenze del cliente
I vantaggi principali delle soluzioni integrate includono:
Controllo tramite Siemens PLC S7-300
Dotato di interfaccia touchscreen con schermo a colore
Testato in fabbrica prima della consegna
Interfaccia multi-lingua
Single-source responsibility
Comunicazione Profibus verso il sistema DCS
Integrazione nel sistema
Caratteristiche speciali:
I sistemi possono essere progettati per soddisfare le
esigenze specifiche del cliente, come:
Facile collegamento a sistemi DCS / SCADA tramite
Profibus DP, TCP / IP, Siemens Ethernet o Modbus RS485
Input/output per il monitoraggio e il controllo remoto
tramite sistema SCADA
Maggiore efficienza e regolarità delfunzionamento
Ridotti problemi di interfacciamento
Ottimizzazione dell’avviamento e della messa a punto
Grande affidabilità del sistema
Supporto on-line via modem (wireless or PSTN)
Differenti piattaforme PLC
Trend di processo
Overlapping of blowers A, B, C
400
Supporto remoto online con modem GSM
Dimensionamento e materiali specifici per applicazioni
speciali
Armadi certificati EEx con classe di protezione IP65 per
applicazioni in aree pericolose
Adattabili alle classi climatiche tropicali
10
Power consumption
Sistema ridondante
300
200
100
0
0
100
200
Capacity
300
Test
Test standard in fabbrica
Ogni compressore viene testato nei nostri avanzati
test-center in conformità con la nostra specifica standard
di prova. I test-center sono certificati ogni anno secondo
le norme ISO 9001 e le procedure di calibrazione sono
condotte a intervalli regolari secondo ASME, ISO e le
norme internazionali API.
Durante il test standard, ogni compressore viene azionato
al carico massimo di progetto per 3-10 ore, a seconda del
tipo di compressore. Le procedure di prova sono state sviluppate in decenni di sperimentazione su migliaia di turbocompressori e devono soddisfare le seguenti finalità:
Fornire i dati in tutto il campo di funzionamento per
superare i controlli di qualità.
Fornire i dati per il programma di ottimizzazione automatica energetica del diffusore a geometria variabile e
al sistema di pre-rotazione (IGV).
Fornire dati statistici per il feedback del programma di
progettazione del compressore.
Fornire al cliente documentazione con i dati sulle prestazioni e il range di esercizio
In particolare nel corso dei test standard vengono eseguite le seguenti prove:
Test meccanico/Operativo
Il sistema di lubrificazione ad olio viene messo in funzione
ed i controlli di sicurezza vengono verificati e regolati.
Inizialmente il compressore è messo in funzione a basso
carico e si rivolge particolare attenzione alle vibrazioni,
all’andamento della temperatura dei supporti dei cuscinetti e al funzionamento delle tenute a labirinto. Viene
inoltre controllata la tenuta degli alloggiamenti, delle
flange e delle tubazioni, incluso il sistema di
lubrificazione.
Misura delle vibrazioni
Secondo la norma ISO 10816, ogni compressore viene
azionato con carico massimo e viene registrata la velocità
di vibrazione all’interno della gamma 10-1.000 Hz.
Misura del rumore
Secondo la norma ISO 3746, sono rilevate le misurazioni
di emissione sonora e un ingegnere valuta i dati di prova
in relazione ai parametri specificati. Il certificato acustico
può essere rilasciato su richiesta del cliente.
Test delle performance
Test di equilibrio termico
Bilanciamento energetico per il compressore, misurazione delle perdite e input energetico richiesto per il
gas compresso.
Test torsionale
Misurazione della coppia con un torsiometro e misurazione del numero di giri del motore.
Test del motore elettrico
Bilancio energetico del motore in accordo con le specifiche del particolare tipo di macchina
Test addizionale
Oltre alle prove obbligatorie Siemens offre ai clienti un
portafoglio test opzionale.
Test Presenziato (Withness test)
La prova viene condotta da un tecnico esperto in cooperazione con il caposquadra del banco-test secondo gli standard internazionali. Alla procedura di prova possono assistere sia il cliente che un ispettore di una società di
controllo indipendente e neutrale.
Test certificato (Certified test)
Quando il cliente non è in grado di partecipare alla prova
si può effettuare un test certificato. Un tecnico esperto
condurrà questa prova e firmerà i fogli di registro di prova,
attestanti i punti di prova specifici scelti dal cliente.
Normative di test nazionali e internazionali
Le procedure di test dei compressori, così come le attrezzature di prova, la strumentazione, e la calibrazione sono
conformi alle norme nazionali e internazionali di collaudo
turbocompressori:
ISO 5389-2, Dec. 2005:
Turbo compressors – Performance Test Code
PTC 10 – 1997
Performance Test Code on Compressors and Exhausters
API Standard 672 fourth Edition, March 2004:
Packaged, Integrally Geared Centrifugal Air Compressors
for Petroleum, Chemical, and Gas Industry Services
EN ISO 5167-1, 2003/EN ISO 5167-2, Jan. 2004:
Measurement of Fluid Flow by Means of Pressure
­Differential Devices
ISO 10816-1, 1995:
Mechanical Vibration
ISO 3746, 1995
Acoustics – Determination of Sound Power Levels of Noise
Sources Using Sound Pressure
EN ISO 9001, 2000
Quality Management Systems- Fundamentals
and Vocabulary.
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