Záložní napájení výrobního procesu lze řešit i formou pronájmu

V Rožnově pod Radhoštěm má zpracování křemíku a výroba polovodičů letitou tradici. Společnost ON Semiconductor navazuje na úspěchy bývalé TESLY Rožnov. Hlavním důvodem úvahy o zavedení záložních zdrojů byla ochrana technologie tažení křemíku a chlazení tavících pecí. Výrobní technologie je časově náročná a po celou dobu procesu je nezbytné zajistit dodávku elektrické energie bez výpadku delšího než zhruba 5 s. Uvažovaný záložní zdroj musel být tedy vybaven funkcí dopředného a zpětného fázování pro periodické testování funkce celého záložního napájení. Dalšími požadavky byly vysoká spolehlivost, dostupnost a dlouhá životnost bez delší odstávky.

Rozhodnutí investora

Součástí studie se, kromě volby technologie, její velikosti a možností financování, stala i energetická bilance (s uvažováním všech rozběhů/doběhů), dále návrh na členění hlavní zálohované rozvodny, včetně specifikace velikosti prvků a kabeláže, a v neposlední řadě i návrh řídicího systému hlavní zálohované rozvodny.

Vedení společnosti se po seznámení se závěry studie rozhodlo pro variantu dieselagregátu značky FG Wilson společnosti Caterpillar (NI) Ltd financovaného formou pronájmu s možností následného odkupu. PRONIX, jako servisní organizace, bude po dobu pronájmu plně provozovat záložní zdroj, včetně doplňování PHM, provádění pravidelných kontrol a měsíčních startů se zátěží. Počáteční investice na nákup zdrojů záložního napájení si zadavatel pronájmem flexibilně rozložil do delšího časového období.

Projektová příprava a dodávka záložního zdroje

Současně se zpracováním prováděcí projektové dokumentace na systém záložního napájení byla zpracovávána i výrobní dokumentace na záložní zdroj v kontejnerovém provedení. Vzhledem k volbě pronájmu, bylo nutné odlišně přistupovat i k návrhu. Důvodem byla potřeba snadné transportovatelnosti a jednoduchého připojení silové a ovládací kabeláže. Zajistit tyto požadavky pro motorgenerátor o výkonu 1650 kVA a nádrž PHM pro autonomní provoz po dobu cca 8 hod bez nutnosti doplňování, nebyl snadný úkol. Následovala i úprava čtyřiceti stopového kontejneru tak, aby bylo možné dovnitř umístit všechny následující komponenty:

• motorgenerátor,
• rozvaděč s deonem pro připojení vývodové kabeláže,
• rozvaděč vlastní spotřeby včetně řídicího/dohledového systému kontejneru,
• světla, zásuvky, vypínače,
• nádrž PHM včetně stáčecího místa,
• tlumiče hluku na sání a výdechu.

Především vyvážení kontejneru pro manipulaci jeřábem se stalo stěžejním bodem přípravných prací.

Řídicí systém

Řídicí systém hlavní zálohované rozvodny a kontejnerového energocentra je jedním z klíčových prvků celého systému zálohovaného napájení a i jeho příprava vyžadovala maximální péči. Úkolem řídicího systému je zajistit především následující kroky:

• standardní provoz včetně periodických testů bez a se zátěží,
• eliminace výpadků stejnosměrného napájení PLC,
• blackstart (start „ze tmy“)
• kaskádové spínání hlavní zálohované rozvodny s možností nastavení kroků a zpoždění,
• při přetížení motorgenerátoru zajistit odpínání vývodů dle nastavených priorit,
• preferované napájecí zdroje (trafo, motorgenerátor)
• režimy provozování – plně automatický provoz, manuální provoz podle požadavků obsluhy, ruční provoz bez možnosti synchronizace

Požadované funkce bylo nutné rozdělit na ty, které je možné zajistit pouze vhodným návrhem zapojení a na ty, které musí být zapracovány v uživatelském software. Příkladem může být eliminace výpadků stejnosměrného napájení PLC, která je ošetřena zdrojem napájení ze strany trafa a motorgenerátoru. Každá strana je navíc podepřena záložními bateriemi a sběrna stejnosměrného napětí je přes diodu napojena na baterie motorgenerátoru tak, aby nedocházelo k jejich nabíjení.

Automaticky a bezvýpadkově

Celý systém ovládání a signalizace stavu zálohovaného napájení je sestaven pro ovládání bez přítomnosti obsluhy zákazníka nebo servisní organizace v kontejnerovém energocentru. Ovládací a signalizační prvky jsou umístěny na dveřích rozvaděče zálohované rozvodny. Obsluha má k dispozici přepínač pro volbu režimů. Zapojení i softwarové vybavení je sestaveno pro plně automatický vzdálený režim, ve kterém může obsluha provádět periodické testy bez zátěže nebo bezvýpadkový test se zátěží. Prostřednictvím webové vizualizace je schopna nastavit dobu zahájení obou testů. Při stisku tlačítka příslušného testu dojde k automatickému startu motorgenerátoru a ke skutečnému provedení testu. V případě poruchy motorgenerátoru je obsluha informována jednak souhrnnou signalizací na dveřích rozvaděče zálohované rozvodny, sms zprávami a pro bližší diagnostiku poruchy je opět k dispozici vzdálený přístup k vizualizaci přes webové rozhraní. Servisní organizace tak může v případě nutnosti zasáhnout bezprostředně po incidentu on-line.

Při plánovaném výpadku na VN straně nebo při revizi či čištění trafa je samozřejmě možné bezvýpadkově přejít na napájení z motorgenerátoru a znovu zpět na napájení z trafa. V případě, že dojde k výpadku na zálohované části, je automaticky provedeno odepnutí všech vývodů. Po detekci napájení na zálohované sběrně je dle uživatelského nastavení opět provedeno připnutí jednotlivých vývodů.

SW a HW vybavení řídicího systému

Pro řídicí systém zálohované rozvodny a kontejnerového energocentra zvolil PRONIX volně programovatelný modulární PLC systém, který umožňuje řešit případné úpravy pouze s krátkodobou odstávkou řízení a snadným doplněním nových I/O modulů. Pro signalizační panel na motorgenerátoru byl použit shodný PLC automat a propojení mezi oběma PLC je zajištěn protokolem MODBUS TCP. Řídicí systém kontejnerového energocentra je rovněž postaven na shodném PLC systému. Datové propojení je realizováno protokolem MODBUS RTU.

Zmíněné procesorové jednotky jsou vybaveny přehlednou grafickou vizualizací, která se vztahuje k jednotlivým řídicím nebo signalizačním systémům. Vizualizace poskytuje základní přehled celého systému, ale i detailní pohledy na jednotlivé klíčové prvky. PLC automaty jsou připojeny přímo do LAN zákazníka a přes rozhraní RS485/MODBUS RTU jsou data přenášena i do servisní organizace. Kromě webového rozhraní s přehlednou grafickou vizualizací mají obě strany vybrané možnosti konfigurace – volba stupňů a zpoždění kaskády, priority odlehčení motorgenerátoru aj. Data jsou rovněž přístupná přes SNMP protokol.

K tomuto účelu je instalován UMTS router s možností 2 SIM karet přímo v kontejneru. Tento router také propojuje přes VPN tunel servisní organizaci s danou lokalitou. Přes router jsou zároveň odesílány informativní SMS až na 10 různých telefonních čísel – např. sdružená porucha, chod, zastavení, stav PHM.

Efektivní volba záložního napájení

Požadavky zákazníka nebyly standardní, stejně jako řešení, které společnost PRONIX pro ON Semiconductor připravila. Již při zpracovávání studie proveditelnosti využil PRONIX svých dlouholetých zkušeností na trhu projekce a dodávky záložních zdrojů a promítal je postupně, včetně nejnovějších trendů a perspektivy na budoucí rozšíření záložních technologií, do vývoje celého projektu. Pružnost, adaptabilitu a hlavně profesionalitu PRONIX jako projektanta a následně dodavatele, ale nakonec i provozně servisní organizace, ocenil zákazník nejvíce.

V současnosti je systém záložního napájení výroby ON Semiconductor již plně v provozu. Za sebou má i řadu testovacích výpadků přímo na straně vysokého napětí. V rámci pronájmu PRONIX monitoruje a vyhodnocuje aktuální stav kontejnerového energocentra i hlavní zálohované rozvodny. Jednou měsíčně provádí také bezvýpadkový test celého systému zálohovaného napájení do zátěže, včetně kontroly motorgenerátoru. ON Semiconductor získal tedy nejen spolehlivé zabezpečení před neočekávanými výpadky elektrické energie výrobního závodu formou pronájmu, ale i kompletní správu a servis prostřednictvím PRONIX. Na základě propracovaného řídicího systému mají obě strany sofistikovaný a velice flexibilní nástroj pro vzdálený dohled a řízení celého napájecího systému.

PRONIX s.r.o. je předním integrátorem systémů záložního napájení na českém a slovenském trhu. Poskytuje flexibilní řešení od instalace jednotlivých elektrotechnologií (UPS, DRUPS, motorgenerátor aj.) až po komplexní systémy datových center a energo celků, včetně systémů chlazení, hašení, vzduchotechniky, EPS, EZS, CCTV, EKV a MaR. Nabídka služeb zahrnuje inovativní návrhy projektů a inženýrských prací, profesionální realizace, unikátní monitoring technologií, audity a konzultace, záruční a pozáruční servis.