Probleem

Symptomen

Mogelijke oorzaken

Dimmen van de verlichting, vastlopen van de computer, klapperen van relais en contactors of volledige uitval, uitschakelen van apparatuur en systeem
Onterechte en onverklaarbare alarmen en stops

Starten van grote belastingen, vooral grote inductieve belastingen
Soortgelijke activiteiten in naburige faciliteiten
Zwaar weer

Spanningspieken

Defecte voeding
Uitschakeling door overspanning en alarmen op frequentiegeregelde aandrijvingen (VFD’s)

Storing in enkele fase van driefasig systeem
Plotselinge afname van de belasting
Schakelen tussen condensatorgroepen

Transiënten

Effecten van flashover en vonkoverslag in distributieapparatuur
Beschadigde isolatie
Defecte elektronica
Vastlopen van computers

Blikseminslagen
Schakelen van condensatoren
Opnieuw opstarten van systemen na een stroomstoring
Plotselinge stilstand van grote apparatuur
Vuile of versleten contactors

Onderbrekingen

Shutdown van apparatuur

Kortstondig verlies van netvoeding

Onbalans

Oververhitte driefasige motoren en transformatoren

Ongebalanceerde belastingen over afzonderlijke fasen van driefasige panelen
Onevenwichtige toevoer van nutsvoorzieningen
Werking van enkelfasige lassers
Open-delta transformatoren

Harmonischen

Open-delta transformatoren
Oververhitte transformatoren
Oververhitte inductieve motoren
Onterechte en onverklaarbare alarmen en stops van elektronische apparatuur

Niet-lineaire belastingen zoals het schakelen van voedingen
Omvormersecties van ononderbroken voeding (UPS), VFD’s en acculaders
Lassers
Vlamboogovens

Power Quality Analyzers en loggers

Een Power Quality Analyzer kan helpen deze veelvoorkomende problemen met de netvoedingskwaliteit te herkennen. Met een Power Quality Analyzer mist u nooit meer een cruciale gebeurtenis op het gebied van netvoedingskwaliteit. Of u nu een snelle systeemcontrole uitvoert of een gedetailleerde analyse van de netvoedingskwaliteit, consistente gegevens zijn essentieel. Door de 1770-serie op uw bedrijfsmiddelen aan te sluiten, biedt het instrument een uniek automatisch meetsysteem dat ervoor zorgt dat u telkens weer de juiste gegevens verzamelt – van snelle transiënten tot 8 kV, harmonischen tot 30 kHz, dips en pieken, tot de spannings-, stroom- en vermogensmetingen die u in staat stellen problemen in uw elektrische systeem te karakteriseren.

• Fluke 1770-serie driefasen Power Quality Analyzer

Power Quality Loggers maken het eenvoudig om een profiel te maken van het energieverbruik in uw installatie. Ze leveren gegevens over stroommetingen, zodat u bronnen van elektrische energieverspilling of overbelaste circuits kunt ontdekken en beperken. Deze instrumenten zijn geweldig om bij de hand te hebben voor routinematige belastingsstudies en programma’s voor preventief onderhoud.

• Fluke 1732 en 1734 driefasen Power Measurement Logger
• Fluke 1736 driefasen Power Quality Logger
• Fluke 1738 driefasen Power Quality Logger
• Fluke 1742, 1746 en 1748 driefasen Power Quality Loggers

Power Quality Recorders zijn het juiste instrument voor geavanceerde analyse van de netvoedingskwaliteit. Ontrafel de hoofdoorzaak van apparatuurstoringen met belastingsstudies en transiëntenanalyse, zodat u later kunt teruggaan en noodzakelijke reparaties kunt uitvoeren of basisgegevens kunt ontwikkelen voor routinematige belastingsstudies.

Informatie aanvragen

Traditionele testmethodes voor elektromotoren

De traditionele methode voor het meten van de prestaties en het rendement van elektromotoren is welomschreven, maar het proces kan duur zijn om op te zetten en lastig toe te passen zijn in werkprocessen. In feite moet bij het controleren van de motorprestaties heel vaak zelfs het complete systeem worden uitgeschakeld, wat kan leiden tot kostbare uitvaltijd. Om het rendement van elektromotoren te meten, moet zowel het elektrische ingangsvermogen als het mechanische uitgangsvermogen over een breed scala van dynamische bedrijfsomstandigheden worden vastgesteld. Volgens de traditionele methode voor het meten van motorprestaties moeten technici eerst de motor in een motortestopstelling installeren. De testopstelling bestaat uit de te testen motor gemonteerd aan een generator of een vermogenstestbank.

De motor die wordt getest, is met een as aan de belasting verbonden. Op de as is een snelheidssensor (toerenteller) aangesloten evenals een aantal koppelsensoren, die gegevens leveren op basis waarvan het mechanisch vermogen kan worden berekend. Dit systeem levert gegevens waaronder het toerental, koppel en mechanisch vermogen. Bij sommige systemen kan ook het elektrisch vermogen worden gemeten, zodat het rendement kan worden berekend.

Het rendement wordt als volgt berekend:

Tijdens het testen wordt de belasting gecontroleerd om het rendement over een scala aan bedrijfsmodi te bepalen. De testopstelling lijkt misschien ongecompliceerd, maar er zijn een aantal inherente nadelen:

1. De motor moet uit bedrijf worden genomen.
2. De motorbelasting is niet werkelijk representatief voor de belasting die tijdens bedrijf door de motor wordt aangedreven.
3. Tijdens het testen moet het bedrijf worden uitgesteld (wat tot uitvaltijd leidt) of moet tijdelijk een vervangende motor worden geïnstalleerd.
4. Koppelsensoren zijn duur. Ze hebben een beperkt bereik, zodat er meerdere/verschillende sensoren nodig kunnen zijn voor het testen van verschillende motoren.
5. Een motortestopstelling die geschikt is voor een breed scala aan motoren, is duur en de gebruikers van dit type testopstelling zijn gewoonlijk specialistische motorreparatiewerkplaatsen of bedrijven die zich bezighouden met het ontwikkelen van motoren.
6. Er wordt geen rekening gehouden met ‘reële’ bedrijfsomstandigheden.

Parameters van elektromotoren

Elektromotoren zijn ontworpen voor specifieke belastingsafhankelijke toepassingen en hebben daardoor verschillende karakteristieken. Deze karakteristieken worden geclassificeerd volgens normen van de National Electrical Manufacturers Association of de International Electrotechnical Commission en hebben een direct effect op de werking en het rendement van de motor. Elke motor heeft een typeplaatje waarop de belangrijkste bedrijfsparameters van de motor en rendementsgegevens volgens NEMA- of IEC-aanbevelingen vermeld staan. De gegevens op het typeplaatje kunnen worden gebruikt om de vereisten van de motor te vergelijken met de werkelijke bedrijfsomstandigheden. Bij het vergelijken van deze waarden kunt u bijvoorbeeld ontdekken dat een motor het verwachte toerental of koppel overschrijdt, waardoor de levensduur van de motor kan worden verkort of de motor voortijdig defect kan raken. Andere effecten zoals spannings- of stroomonbalans en harmonischen die verband houden met een slechte netvoedingskwaliteit, kunnen eveneens tot slechtere motorprestaties leiden. Als een van deze omstandigheden zich voordoet, moet het vermogen van de motor − dus de verwachte motorprestaties − worden gereduceerd, wat kan leiden tot een verstoring van het proces als er onvoldoende mechanisch vermogen wordt gegenereerd. De reductie van het vermogen wordt berekend volgens de NEMA-norm in overeenstemming met de opgegeven gegevens voor het type motor. De NEMA- en IEC-norm hebben weliswaar enkele verschillen maar volgen grotendeels dezelfde lijnen.

Plan een consultatie

Reële bedrijfsomstandigheden

Het testen van elektromotoren op een motortestopstelling betekent meestal dat de motor wordt getest onder de best mogelijke omstandigheden. Omgekeerd geldt dat wanneer de motor wordt gebruikt onder reële omstandigheden, deze beste bedrijfsomstandigheden gewoonlijk niet bestaan. Deze verschillen in bedrijfsomstandigheden dragen allemaal bij aan de verslechtering van de motorprestaties. Binnen een industriële installatie kunnen bijvoorbeeld belastingen zijn geïnstalleerd die een directe invloed hebben op de netvoedingskwaliteit, waardoor onbalans in het systeem ontstaat of mogelijk harmonische vervorming. Elk van deze omstandigheden kan de motorprestaties ernstig verslechteren. Daarnaast kan de belasting die door de motor wordt aangedreven niet optimaal of in overeenstemming zijn met het oorspronkelijke ontwerp van de motor. De belasting kan te groot zijn voor de motor om deze goed te kunnen aandrijven, of overbelast vanwege slechte procesbesturingen. De belasting kan zelfs worden gehinderd door overmatige wrijving die wordt veroorzaakt door een vreemd voorwerp dat een pomp of een schoepenwiel van een ventilator blokkeert. Het registreren van deze afwijkingen kan lastig en zeer tijdrovend zijn, waardoor een effectieve probleemoplossing problematisch wordt.

Een nieuwe aanpak

De Fluke 438-II-analysator voor netvoedingskwaliteit en motoren biedt een gestroomlijnde en rendabele methode voor het testen van het motorrendement, elimineert de noodzaak van externe mechanische sensoren en voorkomt dure uitvaltijd. De Fluke 438-II, die is gebaseerd op de Fluke 430-II-serie netvoedingskwaliteit- en energieanalyzers, heeft de volledige functionaliteit voor het meten van netvoedingskwaliteit terwijl ook de mechanische parameters voor directgekoppelde elektromotoren worden gemeten. Met behulp van gegevens op het typeplaatje van de motor (hetzij NEMA- of IEC-gegevens) in combinatie met metingen van het driefasenvermogen, berekent de 438-II de real-time prestatiegegevens van de motor zoals toerental, koppel, mechanisch vermogen en rendement, zonder de noodzaak van extra koppel- en toerentalsensoren. De 438-II berekent ook rechtstreeks de reductiefactor van de motor tijdens bedrijf.

De gegevens die de Fluke 438-II nodig heeft om deze meting uit te voeren, worden door de technicus of monteur ingevoerd en omvatten het nominale vermogen in kW of pk, de nominale spanning en stroom, de nominale frequentie, de nominale cos φ of arbeidsfactor, de nominale bedrijfsfactor en het type motorontwerp van de NEMA- of IEC-klassen.

Hoe het werkt

De Fluke 438-II is geschikt voor mechanische metingen (toerental, belasting, koppel en rendement van de motor) door toepassing van bedrijfseigen algoritmen op elektrische golfsignalen. De algoritmen combineren een mix van natuurkundige en gegevensgestuurde modellen van een inductiemotor, zonder dat hiervoor één van de aan de meting voorafgaande tests hoeft te worden uitgevoerd die gewoonlijk nodig zijn om modelparameters van de motor te schatten, zoals de statorweerstand. Het motortoerental kan worden geschat op basis van de door de rotorgleuven veroorzaakte harmonischen in de stroomgolfvormen. Het koppel van de motoras kan door middel van bekende maar complexe fysische relaties in verband worden gebracht met spanningen, stromen en slip van de inductiemotor. Elektrisch vermogen wordt gemeten met behulp van de golfvormen van de ingangsstroom en -spanning. Na het schatten van het koppel en toerental wordt het mechanisch vermogen (of de belasting) berekend door middel van koppel maal toerental. Het motorrendement wordt berekend door het geschatte mechanisch vermogen te delen door het gemeten elektrisch vermogen. Fluke heeft uitgebreide tests uitgevoerd met van instrumenten voorziene motoren die vermogenstestbanken aandreven. Het werkelijke elektrisch vermogen, het koppel van de motoras en het motortoerental werden gemeten en vergeleken met de door de 438-II gerapporteerde waarden, om de nauwkeurigheidsniveaus te bepalen.

Overzicht

Terwijl de traditionele methoden voor het meten van de prestaties en het rendement van elektromotoren welomschreven zijn, worden ze niet noodzakelijkerwijs breed toegepast. Dit ligt grotendeels aan de kosten vanwege de uitvaltijd die gepaard gaan met het uitschakelen van motoren, en soms hele systemen, voor testdoeleinden. De Fluke 438-II levert uitermate nuttige informatie die tot nu toe buitengewoon moeilijk en duur te verkrijgen was. Bovendien gebruikt de Fluke 438-II zijn geavanceerde functies voor het analyseren van de netvoedingskwaliteit om de netvoedingskwaliteit te meten terwijl het systeem volop in bedrijf is. Kritische metingen van het motorrendement worden vereenvoudigd doordat er geen externe koppelsensoren en afzonderlijke toerentalsensoren nodig zijn. Hierdoor kunnen de prestaties van de meeste industriële, door elektromotoren aangedreven processen worden geanalyseerd terwijl deze in bedrijf zijn. Hierdoor kunnen technici de uitvaltijd verminderen en trends van de motorprestaties in de loop van de tijd vaststellen, waardoor zij een beter beeld krijgen van de algehele toestand en prestaties van het systeem. Door trends in de prestaties te registreren, kunnen er veranderingen worden vastgesteld die kunnen duiden op dreigende motorstoringen en is vervanging mogelijk voordat deze storingen optreden.

Informatie aanvragen

Dan is er nog de strategie. En hier kan de schoen soms wringen.

In een productieomgeving kan een strategie alleen werken als er genoeg kennis en ervaring zijn om de visie te ondersteunen, maar er moet daarnaast voldoende ROI worden gerealiseerd om te zorgen dat alles de moeite waard is. Maar wat Industriële energieverspilling betreft, is er niet ergens een onderzoeksinstituut waar een manager van een industriële installatie terecht kan om te bepalen wat “redelijk” energieverbruik is in een productiefaciliteit. Dus hoe kan men dan beoordelen welk deel van het huidige energieverbruik redelijk is en welk deel verspillend is, of welk gedeelte van dat verspilde deel genoeg rendement oplevert om ingrijpen te verantwoorden?

Het rendement waar we het hier over hebben, omvat de kosten per kWh die door het energiebedrijf in rekening worden gebracht. De tarieven hiervan variëren, afhankelijk van het moment van de dag en de tijd van het jaar. Verlaging van deze kosten leidt ook meteen tot kostenbesparing. De investering bestaat uit het materiaal en de arbeid die nodig zijn om het energieverbruik te wijzigen. Het rendement is de periode die moet verstrijken voordat de lagere energierekening leidt tot het ontstaan van rendement. Wat er overblijft nadat de kosten zijn betaald, is dan de kers op de taart.

Als we dan weer kijken naar de strategie, hoe kunnen we dan inschatten hoeveel rendement deze ingrepen gaan opleveren als er in de branche geen standaard is voor redelijk energieverbruik waartegen we dit kunnen afzetten?

Een profielschets maken van Industriële energieverspilling

Energieverbruik in de branche varieert en dat heeft te maken met meerdere factoren:

• de leeftijd van de fabriek
• het soort belasting en het formaat daarvan
• het bedrijfsschema, zowel uren per week als de intensiteit van de belasting
• het aantal werknemers
• het klimaat
• de onderhoudsfilosofie.

Het antwoord op deze vraag is: probeer niet elke kW te beheren die wordt verbruikt door uw faciliteit. Dit zijn de ‘kennis en ervaring’ in de vergelijking. Verdeel de faciliteit op basis van de elektrotechnische infrastructuur en vervolgens op basis van de belangrijkste systemen.

Energiebesparing begint met twee basistactieken: (1) algemene inspectie van belangrijke systemen en (2) gerichte verzameling van gegevens, waaronder het loggen van het energieverbruik bij de hoofdservice-ingangen en bij de belangrijkste belastingpunten.

Stel vast wat het gespecificeerde verbruik van een systeem is en hoeveel het systeem momenteel verbruikt. Stel daarnaast vast hoeveel verspilling er optreedt (hetzij qua uren en het soort gebruik van het systeem of qua apparatuur en het systeem zelf). Om de besparingen te realiseren, moet deze verspilling in de faciliteit worden aangepakt, door veranderingen op het gebied van procedures, onderhoud of apparatuur en controles.

Energiecomponenten

Voordat we gaan kijken hoe we energieverbruik kunnen bijhouden, gaan we nog een keer kijken hoe we energie definiëren en meten.

Energie kan worden uitgedrukt in werkelijk, reactief en schijnbaar vermogen (Afbeelding 1).

De energiestroom wordt beschreven als:

• werkelijk (P) of actief vermogen in watt (W)
• reactief vermogen (Q) in voltampère reactief (VAr)
• complex vermogen (S) in voltampère (VA)
• schijnbaar vermogen, de grootte van complex vermogen (VA)

De wiskundige relatie tussen reëel, reactief en schijnbaar vermogen kan worden weergegeven door vectoren of kan worden uitgedrukt met complexe getallen, S = P + jQ (waarbij j de denkbeeldige eenheid is).

Reactief vermogen brengt geen energie over – het produceert geen arbeid – en wordt dus weergegeven als de denkbeeldige as van het vectordiagram. Werkelijk vermogen verplaatst energie, dus dit is de werkelijke as.

De snelheid van de energiestroom in een systeem is afhankelijk van de belasting – is deze resistief, reactief of beide?

Bij een zuiver resistieve belasting, spanning en omgekeerde polariteit van stroom tegelijkertijd, is het product van spanning en stroom op elk moment positief en wordt alleen echt vermogen overgedragen: er wordt arbeid geproduceerd.

Als de belasting zuiver reactief is, zijn de spanning en stroom uit fase en kan het product van spanning en stroom positief of negatief zijn. Dit geeft aan dat een deel van de energie naar de belasting wordt overgebracht en dat een deel ervan terugstroomt. De netto-overdracht van energie naar de belasting is nul: er wordt geen arbeid geproduceerd.

In werkelijkheid omvatten alle belastingen een combinatie van weerstand, inductantie en capaciteit, waardoor zowel werkelijk als reactief vermogen in een systeem ontstaat. Daarom zijn elektrische systemen zo ontworpen dat ze een bepaalde hoeveelheid reactief vermogen tolereren. Problemen ontstaan wanneer er te veel reactief vermogen wordt gegenereerd. Niet alleen is er niet genoeg werkelijk vermogen om de vereiste arbeid te produceren, maar zelfs de algemene capaciteit voor het genereren van arbeid van het systeem wordt in gevaar gebracht. Dat is ook de reden dat nutsbedrijven hun klanten beboeten als hun belastingen te veel reactief vermogen produceren: het is verspilling van vermogen omdat het geld kost om het op te wekken, maar het kan niet worden gebruikt. De meeste energierekeningen tellen VAr (reactief vermogen) en op vele wordt ook de vermogensfactor berekend, waarbij de vermogensfactor een indicatie is van hoe veel een systeem gedaald is ten opzichte van 100 procent werkelijk vermogen. De meeste nutsbedrijven eisen dat hun klanten boven de grens van 0,95 PF (Power Factor, vermogensfactor) blijven.

Plan een consultatie

Energieverbruik in de gaten houden

Door inzicht te krijgen in de basiscomponenten van energie kan een elektricien apparatuur voor het loggen van energieverbruik instellen om het algehele niveau en de kwaliteit van het verbruik te meten en vervolgens te traceren wanneer energie wordt verbruikt en door wat.

Log het vermogen bij hoofd- en secundaire panelen en bij grote belastingen. Leg kW, kWh en de arbeidsfactor vast gedurende een representatieve tijdsperiode.

Zo krijgt u een zeer nauwkeurig beeld van het werkelijke energieverbruik bij driefasige circuits en belastingen.

De grootste energiebesparingen kunt u realiseren door te bepalen op welke tijdstippen het stroomverbruik pieken vertoont, waarbij u de vermogensfactor en het totale stroomverbruik evalueert ten opzicht van de facturen van het nutsbedrijf, en eventueel de belastingen opnieuw uit te balanceren. Zelfs een piekverbruik van slechts een paar minuten kan het tarief van het energiebedrijf gedurende enkele uren, dagen of zelfs weken verhogen.

Door het gebruik van de belastingen anders in te plannen, kan een bedrijf profiteren van tijden dat de energie goedkoper is. Kijk hoe ver onder ‘1’ de vermogensfactor ligt en controleer de facturen van het energiebedrijf om te zien of er aftrek is voor een slechte vermogensfactor. Als dit het geval is, kan de Power Logger helpen om de bronnen te traceren. Nadat u wijzigingen hebt uitgevoerd op de noodzakelijke energiegebieden, sluit u de logger opnieuw aan om te controleren of u inderdaad profijt hebt van deze efficiëntieverbeteringen.

Weten waar energieverspilling optreedt

Elk systeem en elk proces kan een bron van verspilling zijn en deze moet worden ingedamd of worden verholpen. U kunt al beginnen door elektrische subsystemen, perslucht- of stoomsystemen en specifieke elektromechanische systemen onder de loep te nemen, maar eigenlijk kent elk proces wel potentiële verspilpunten die moeten worden gemeten.

Het doel is om het energiegebruik van specifieke apparatuur en processen in kaart te brengen, om te kijken waar energie wordt verspild zodat verspilling gekwantificeerd kan worden. Daardoor kunt u prioriteit te geven aan verbeteringen of vervangingen op basis van de levensduur van de apparatuur en kijken welke aanpassingen het meeste rendement opleveren.

Het in kaart brengen van verbruik biedt ook een uitgangspunt op basis waarvan de effectiviteit van energiebesparende projecten kan worden gemeten om kosten te rechtvaardigen.

Veelvoorkomende bronnen van verspilling in elektrische subsystemen:

• Belastingen blijven soms ingeschakeld buiten werktijd of zijn onnodig in bedrijf op het duurste moment van de dag.
• Als er geen regeling is ingesteld op de motor kan dit betekenen dat er meer vermogen wordt gegenereerd dan nodig is.
• Processen met te hoge spanning/stroom veroorzaken overmatig stroomverbruik ter compensatie.
• Fase-onbalans zorgt ervoor dat bij belasting stroom wordt verbruikt zonder dat deze kan worden ingezet.

Identificeren en kwantificeren:

• Maak een thermische scan van het elektrische paneel en de mechanische belasting om te controleren op oververhitting.
• Log energieverbruik gedurende een langere periode: hoeveel energie wordt er verbruikt, op welk tijdstip en met hoeveel verspilling gaat dit gepaard?

Veelvoorkomende verspilling en inspectiepunten in elektromechanische systemen:

• Door overmatige wrijving vanwege uitlijnfouten, lagers, onbalans en losheid moet de motor te hard werken, waardoor te veel vermogen wordt verbruikt.
• Ongecontroleerde belastingen blijven soms buiten werktijd ingeschakeld, zijn in bedrijf op piektijden, genereren meer vermogen dan nodig is of hebben te lijden van overspanning/stroomcondities en fase-onbalans.
• Verouderende mechanische apparatuur kan zó veel meer energie verbruiken dan nieuwe modellen met hoog rendement, dat vroege vervanging alleen al vanwege het lagere kWh-verbruik gerechtvaardigd kan zijn.

Identificeren en kwantificeren:

• Maak een thermische scan van het aandrijvingspaneel en de mechanische belasting om te controleren op oververhitting. Oververhitting kan duiden op elektrische inefficiëntie.
• Log energieverbruik gedurende een langere periode: controleer op de totale hoeveelheid kWh, de arbeidsfactor, de piekvraag, onbalans en harmonischen.
• Test trillingsniveaus aan de hand van normen en stel vast welke onderhoudsoplossingen het meest geschikt zijn, zoals herbalancering.
• Voer een thermische scan uit van koppelingen/assen/riemen, lagers en ventilatoren.
• Controleer stroom- en spanningsniveaus.
• Voer een thermische scan uit van de afsluit-/aansluitdoos en wikkelingen en voer een isolatieweerstandstest uit.

Veelvoorkomende verspilling en inspectiepunten in persluchtsystemen:

• Overmatige lekkage in persluchtleidingen leidt tot overmatige werking om de toevoer te handhaven.
• Compressoren die ingeschakeld blijven buiten werktijd, verspillen energie.

Identificeren en kwantificeren:

• Log energieverbruik bij de compressor en vergelijk dit met het basisverbruik.
• Meet de druk bij de compressor en op het gebruikspunt om de drukdaling te bepalen.
• Scan leidingen met ultrasoon geluid om lekken vast te stellen.

Veelvoorkomende verspilling en inspectiepunten in stoomsystemen:

• Defecte condenspotten en ontoereikende isolatie leiden tot verspilde stoom, waardoor er onnodig veel stoom wordt geproduceerd om de noodzakelijke toevoer in stand te houden.

Identificeren en kwantificeren:

• Log energieverbruik bij de ketel en vergelijk dit met het basisverbruik.
• Voer een thermische scan van leidingen en condenspotten uit om ontbrekende isolatie en verstoppingen te identificeren.

Vraag advies aan onze experts

Rendement inzichtelijk maken

Hoe weten we, kijkend naar het bovengenoemde ontbreken van branchestandaarden, nu echt welke systemen de meeste potentiële energieopbrengst hebben? Onze beste bron van informatie wordt op dit moment gevormd door de voorbeelden van veelvoorkomende situaties. Hier volgen enkele voorbeelden van gangbare industriële systemen.

Inspectie elektromechanisch systeem

Type faciliteit: recyclinginstallatie van staal in Duitsland
Type apparatuur: ventilator met riemaandrijving, voor proceskoeling
Metingen uitgevoerd: trillingsmetingen
Vastgestelde problemen: er is lichte onbalans gedetecteerd, naast verkeerde uitlijning en slijtage van het lager.
Gerealiseerde besparingen: Opnieuw balanceren was noodzakelijk. Een motor van 350 kW draaide op 80 procent van het nominale vermogen; het gemeten vermogen bedroeg ongeveer 280 kW. Na het opnieuw balanceren, werd 3 procent minder energie verbruikt. Bij een tarief van 0,11 euro/kWh levert dit een jaarlijkse besparing van 8.094 euro op.

Inspectie persluchtsysteem

Type faciliteit: productie
Type apparatuur: persluchtsysteem
Metingen uitgevoerd: test van het persluchtsysteem met ultrasoon geluid (aanbevolen volledige datalogging van de compressor)
Vastgestelde problemen: de hoeveelheid perslucht die wordt geproduceerd in vergelijking met de werkelijke vraag.
Gerealiseerde besparingen: Er zijn meerdere besparingsmogelijkheden gevonden. Totale jaarlijkse besparing van €50.600. De compressor wordt in het weekend uitgeschakeld: jaarlijkse besparing van €32.700. Er worden solenoïdes geïnstalleerd om de luchttoevoer uit te schakelen wanneer de machines worden uitgeschakeld: jaarlijkse besparing van €7.100. Reparatie van 36 lekken: jaarlijkse besparing van €4.800. Filters in het systeem geïnstalleerd tegen eenmalige kosten van €6.000; jaarlijkse besparingen als gevolg van deze filters: €6.000.

Inspectie van condenspot

Type faciliteit: productie
Type apparatuur: ketels en stoomleidingen
Metingen uitgevoerd: thermische scan van stoomleidingen
Vastgestelde problemen: zes niet goed werkende condenspotten; stoomlekkage uit spoelen van een galvaniseertank; stoomlekkage uit galvaniseerleidingen: mogelijkheden voor terugwinning van condensaat
Gerealiseerde besparingen: zes niet goed werkende condenspotten zijn vervangen voor €500 per stuk. Gerealiseerde besparingen: €3.200 per condenspot op basis van bekende kosten, voor het genereren van berekeningen van stoom en warmteverlies. Totale besparing: €16.200.
Volgende stap: log het energieverbruik op het aanvoerpaneel van de ketel voor en na het aanpakken van lekken en condensaatproblemen.

Hogere productiviteit of lagere overhead?

De volgende vraag is een leuke vraag om te beantwoorden: als u eenmaal hebt bepaald welke route u wilt volgen om energieverbruik te verminderen, kunt u die besparingen dan gebruiken om de opbrengst van de fabriek te verhogen (grotere volumes produceren bij hetzelfde kWh-verbruik) of voor andere bedrijfsstrategieën (winstmarges, prijsrealisatie)?

Het verlagen van het energieverbruik is simpelweg goed voor de zaak. Door het verbruik van elk belangrijk systeem te loggen en deze kosten in kaart te brengen aan de hand van de energierekeningen om te bepalen waar en wanneer het verbruik plaatsvindt, kunnen bedrijven vaak besparingen realiseren door eenvoudige aanpassingen van hun processen en werkschema’s. Bedrijven kunnen eenvoudig vaststellen welke apparatuur inefficiënt en verouderd is en vervanging daarvan verantwoorden en prioriteit geven. En door het totale energieverbruik te verlagen, dringen bedrijven bedrijfskosten terug en verbeteren ze hun concurrentiepositie op de markt.

Tips voor kostenbesparingen

Pas bedrijfsprocessen aan om te profiteren van:

• lagere energiekosten op bepaalde momenten van de dag
• tijden waarop machines kunnen worden uitgeschakeld
• sensoren en bedieningselementen waarmee systemen kunnen worden uitgeschakeld wanneer ze niet in bedrijf hoeven te zijn

Stel schema’s in voor opstarten/afsluiten van infrastructuurapparatuur voor werktijd en voor buiten werktijd.

Start apparaten met een groot energieverbruik gespreid en ten minste 15 minuten na elkaar, om kosten vanwege piekverbruik te voorkomen.

Monteer frequentiegeregelde aandrijvingen (variable frequency drives, VFD’s) aan grote motoren en vervang slechte motoren door modellen met een hoog rendement.

Informatie aanvragen

1. Het oplossen van problemen met het PV-systeem

Controleer eerst de output van het gehele systeem bij het meetsysteem of de omvormer. Controleer en noteer voordat u begint met het verhelpen van de storingen de ingangsspanning en het stroomniveau van de omvormer van de array. U zult waarschijnlijk een van de twee scenario’s tegenkomen:

Het gehele PV-systeem, of een deel ervan, is uitgevallen of produceert geen stroom; dit kan verband houden met een probleem met de omvormer.
Of de uitvoer van het PV-systeem is minder dan verwacht; dit kan verband houden met een probleem met een van de arrays of modules.
Traceer de afzonderlijke vertakkingsbedrading naar achteren vanaf de concentrator. Controleer het gehele systeem visueel op duidelijke schade of onbedoelde ontkoppeling. Zodra u de defecte module of array vindt, controleert u alle draden, schakelaars, zekeringen en stroomonderbrekers. Vervang doorgebrande zekeringen; reset de stroomonderbrekers en schakelaars. Controleer op gebroken draden en losse of vuile aansluitingen; vervang en reinig indien nodig. Let op losse verbindingen tussen de modules. Ze kunnen losgekomen zijn en gebrek aan contact veroorzaakt hebben.

De combinerbox kan een geweldige plek zijn om problemen met het systeem op te lossen, omdat de afzonderlijke draden van de modules naar het systeem worden teruggebracht. Elke module kan een zekering hebben die u moet controleren met uw Fluke 393 FC.

Bedradingsproblemen en losse aansluitingen kunnen er ook toe leiden dat een module een te lage spanning produceert. Controleer alle bedradingsaansluitingen. Als een module-uitgang laag is, kan dat betekenen dat een enkele celsectie slecht is. Deze zijn te herleiden met behulp van de 393 FC bij de aansluitdozen totdat de boosdoener is gevonden.

De Fluke 393 FC geeft een audiopolariteitswaarschuwing wanneer u Voc test. Als u merkt dat de polariteit is omgekeerd, kan dit betekenen dat andere circuits in de combinerbox onbedoeld in serie zijn aangesloten, wat resulteert in spanningen boven de maximale ingangsspanning van de omvormer.

Vuil of schaduw op de modules zelf kan een verminderde output veroorzaken. Hoewel de modules meestal zijn ontworpen om jarenlang onderhoudsvrij te zijn, moeten ze mogelijk worden gereinigd. Stuifmeel en stof kunnen in sommige delen van het land een aanzienlijk probleem zijn.

2. Problemen met PV-belastingen oplossen

Het PV-systeem wordt gebruikt om elektrische belastingen van gebouwen te bedienen; eventuele problemen met de belastingen hebben ook invloed op het systeem. De eerste stap is het controleren van de belastingsschakelaars, zekeringen en stroomonderbrekers met de Fluke 393 FC om te zien of de belastingsaansluiting de juiste spanning heeft. Gebruik vervolgens de 393 FC om de zekeringen en stroomonderbrekers te controleren. Als u doorgebrande zekeringen of geactiveerde stroomonderbrekers vindt, zoek dan de oorzaak op en los de defecte component op of vervang het. Als de belasting een motor is, kan een interne thermische onderbreker worden geactiveerd of kan er een open wikkeling in de motor zijn. Sluit voor testdoeleinden een andere belasting aan en kijk of deze goed werkt.

Zoals bij elk elektrisch systeem, controleer op gebroken draden en losse aansluitingen. Reinig alle vuile verbindingen en vervang alle slechte bedrading. Als de stroom is uitgeschakeld, controleer dan op aardingsfouten en repareer deze. Als zekeringen of onderbrekers opnieuw doorbranden of uitschakelen, is er een kortsluiting die u moet lokaliseren en repareren.

Als de belasting nog steeds niet goed werkt, gebruikt u de Fluke 393 FC om de spanning van het systeem bij de belastingsaansluiting te controleren. De draadmaat is mogelijk te klein en moet worden vergroot. Het kan ook zijn dat de draden die naar de belastingen lopen te lang zijn. Dit wordt weergegeven als een lage spanning bij de belasting. In dit geval kunt u de belasting op het circuit verminderen of een grotere draad laten lopen.

Plan een consultatie

3. Problemen met PV-omvormers oplossen

U werkt waarschijnlijk elke dag met frequentieregelaars, dus u bent gewend om wissel- en gelijkstroom te controleren. De omvormer in een PV-systeem kan ook falen en problemen veroorzaken. De omvormer zet gelijkstroom van het PV-systeem om in AC-netvoeding voor gebruik in gebouwen.

Als de omvormer niet de juiste uitgang produceert, controleer dan eerst de werk-DC-ingangsspanning en het stroomniveau van de omvormer en noteer deze. Gebruik aan de AC-zijde de Fluke 393 FC om de uitgangsspanning en het stroomniveau van de omvormer te controleren. Veel van deze systemen hebben een display dat de prestaties van de huidige omvormer en het systeem aangeeft. Omdat de 393 FC een true-RMS-waarde produceert, kunt u de spanning en stroom gebruiken om de kilowatt (kW)-uitgang te meten en vast te leggen. Gebruik indien mogelijk het inverterdisplay om het huidige totaal aantal kilowatturen (kWh) weer te geven. U kunt deze waarde dan opschrijven en vergelijken met de waarde die tijdens de laatste inspectie is vastgelegd. Aan de DC-zijde kunt u de 393 FC gebruiken om de DC-voeding te controleren en de waarde op te slaan in de Fluke Connect™-app op uw telefoon.

Als de omvormer niet de juiste hoeveelheid stroom produceert, kunnen er verschillende problemen zijn – die u allemaal gemakkelijk kunt controleren met de Fluke 393 FC:

• Doorgebrande zekering
• Geactiveerde onderbreker
• Gebroken draden

Gebruik de Fluke 393 FC om de AC-uitgangszijde van de omvormer te meten; de belasting van de omvormer kan een te hoge stroomvraag hebben. Met het dubbele display dat wisselspanning en frequentie weergeeft, kunt u bepalen of de wisselstroomuitgang van de omvormer correct werkt.

De omvormer kan worden aangesloten op het lokale nutsbedrijf. De AC-stroom van de omvormer fluctueert met het niveau van de zonne-input op de array. De omvormer handhaaft de juiste uitgangsspanning en fase naar het nutsbedrijf. Spanningsproblemen van het nutsbedrijf kunnen ertoe leiden dat de omvormer wordt uitgeschakeld. Neem in dat geval contact op met het nutsbedrijf voor reparaties.

4. Problemen oplossen in combinatieboxen

Wanneer u problemen met combinerboxen oplost, zijn stroomsterktemetingen en berekeningen cruciaal om vast te stellen of de PV-arrays correct werken. Het meten van stroom op afzonderlijke arrays of het combineren van stroommetingen helpt u te bepalen of een cel niet goed werkt.

Dankzij het dunnere bekontwerp van de Fluke 393 FC-stroomtang kunt u verschillende geleiders in de bek krijgen voor gecombineerde stroommetingen, zelfs in krappe of volle ruimten zoals omvormers of combinerboxen.

Informatie aanvragen

Voorbeelden van vereisten volgens klasse A

De meetonzekerheid van de voedingsspanning is gesteld op 0,1% van de aangegeven ingangsspanning Udin over het bereik van 10% tot 150% van Udin. Het is belangrijk op te merken dat in veel gevallen de nauwkeurigheid alleen is gespecificeerd op volledige schaal, en terwijl 0,1% nauwkeurigheid relatief makkelijk te bereiken is, is het moeilijker om dit te bereiken over dit brede bereik.

Daarnaast stelt de eis dat de metingen ‘aaneengesloten en niet-overlappend’ moeten zijn over een 10/12-cyclus voor een elektrisch systeem van 50/60 Hz. Het is belangrijk hierop te letten wanneer we kijken naar fabrieksspecificaties, aangezien eenheden met een hoge mate van meetonzekerheid kunnen leiden tot resultaten die kunnen worden betwist door het nutsbedrijf of hun klant.

Goedkope meetsystemen voor netvoedingskwaliteit hebben bijvoorbeeld vaak hogere niveaus van onzekerheid bij het meten aan de lagere kant van de schaal (voorbeeld: meten op een potentiaaltransformator met fase tot neutraal spanning bij 58 volt). Daarnaast kunnen variaties ook onopgemerkt blijven als er niet aaneengesloten wordt gemeten. Deze fouten kunnen ertoe leiden dat van defecte apparatuur wordt gedacht dat deze goed werkt terwijl dat in feite niet het geval is. Met een klasse A gecertificeerd instrument kan een technicus ervan op aan dat metingen zijn geclassificeerd met internationaal aanvaarde onzekerheidswaarden. Dit is vooral belangrijk bij het controleren van de conformiteit met voorschriften of bij het vergelijken van resultaten tussen verschillende instrumenten of partijen. Functionele test- en onzekerheidsvereisten voor klasse A-apparatuur zijn gedetailleerd in IEC 62586-2.

Spanningsschommelingen en onderbrekingen moeten worden gemeten op een hele cyclus en moeten elke halve cyclus worden bijgewerkt, zodat het instrument de hoge resolutie van op een halve cyclus gesamplede datapunten kan combineren met de nauwkeurigheid van RMS-berekeningen op een hele cyclus. Enkel vertrouwen op berekeningen met een volledige cyclus zou geldige omstandigheden verkeerd kunnen identificeren, terwijl het gebruik van alleen berekeningen met een halve cyclus mogelijk niet de vereiste nauwkeurigheid levert om eventuele problemen volledig te begrijpen.

Verzamelperiodes zijn door een instrument voor netvoedingskwaliteit op bepaalde tijdstippen gecomprimeerde meetgegevens. Een klasse A-instrument moet gegevens weergeven in de volgende verzamelperiodes:

• Het standaardtijdsinterval van meting moet een 10/12-cyclus (~200 msec) bij 50/60 Hz zijn. De intervaltijd varieert afhankelijk van de werkelijke frequentie.
• 150/180-cycli (~3 sec) bij 50/60 Hz. De intervaltijd varieert afhankelijk van de werkelijke frequentie.
• Interval van 10 minuten, gesynchroniseerd met gecoördineerde universele tijd (UTC)
• Interval van 2 uur voor Plt flicker

Externe tijdsynchronisatie is nodig om nauwkeurige tijdstempels te verkrijgen, zodat er een nauwkeurige correlatie van gegevens tussen verschillende instrumenten mogelijk is. De nauwkeurigheid wordt gespecificeerd met ± 20 ms voor 50Hz- en ± 16,7 ms voor 60Hz-instrumenten, ongeacht het totale tijdsinterval. Om deze nauwkeurigheid te bereiken, is ofwel een GPS-klok via een GPS-ontvanger nodig of NTP (Network Time Protocol) via Ethernet. Wanneer synchronisatie per een extern signaal niet langer beschikbaar is, moet de timingtolerantie beter zijn dan ± 1 s per periode van 24 uur. Deze ruimere tolerantie is echter geen bevestiging dat de metingen in overeenstemming zijn met klasse A. Het ontbreken van nauwkeurige tijdstempels in goedkopere netvoedingskwaliteitinstrumenten kan het uitermate moeilijk maken om nauwkeurig te storingzoeken bij problemen met de netvoedingskwaliteit. Dit kan leiden tot een onvermogen om de verspreiding van gebeurtenissen in de spanning op het netwerk correct te identificeren bij gebruik van meerdere instrumenten.

Het FFT-algoritme voor harmonischen is nauwkeurig gedefinieerd zodat alle klasse A-instrumenten bij dezelfde waarden van de harmonischen uitkomen. De FFT-methode voorziet in oneindige algoritmen die kunnen resulteren in zeer verschillende waarden van de harmonischen, indien niet gereguleerd. Klasse A vereist dat harmonischen moeten worden gemeten met dezelfde 10/20-cyclus als de RMS-metingen, volgens de standaard Klasse I IEC 61000-4-7/2008, met behulp van een ononderbroken meetmethode voor harmonische subgroep. IEC 6100-4-7 beschrijft meerdere methoden en algoritmes voor het meten van harmonischen, maar IEC 61000-4-30 noemt specifiek de klasse I-subgroepmethode.

Al deze klasse A-vereisten spelen een belangrijke rol bij het verstrekken van nauwkeurige, betrouwbare en vergelijkbare gegevens aan gebruikers, wat uiteindelijk leidt tot betere analyse en storingzoeken bij netvoedingskwaliteitsproblemen. Bij instrumenten die niet conform klasse A zijn, kunnen de gemeten resultaten niet gemakkelijk met elkaar worden vergeleken.

Omgekeerd zullen klasse A-instrumenten juist consistent en onderling vergelijkbaar zijn, waardoor technici kunnen werken met het vertrouwen dat vereist is om zelfs de meest complexe netvoedingskwaliteitproblemen nauwkeurig te analyseren. Voor zowel leveranciers als grootverbruikers van energie is het belangrijk om de inkomende netvoedingskwaliteit te kunnen controleren en te kunnen nagaan of een probleem met de netvoedingskwaliteit binnen dan wel buiten het bedrijf van de energieverbruiker wordt veroorzaakt.

Alleen instrumenten die speciaal zijn ontworpen om problemen op te sporen en parameters voor netvoeding te registreren en te analyseren, kunnen de gedetailleerde informatie bieden waarmee u een storingsbron kunt lokaliseren en het probleem op de juiste manier kunt diagnosticeren. Bovendien kunnen metingen uitgevoerd met instrumenten die voldoen aan de eisen voor klasse A, worden gebruikt bij wettelijke of contractuele geschillen. Daarom is het belangrijk om een instrument te kiezen dat hieraan voldoet.

Fluke 1770-serie driefasige Power Quality Loggers
Fluke 1738 driefasige Power Quality Loggers
Fluke 1736 driefasige Power Quality Loggers

Informatie aanvragen

Wat is de ideale vermogensfactor?

Een lage vermogensfactor betekent dat u de energie waar u voor betaalt niet efficiënt gebruikt. Bij lagere vermogensfactoren is er meer schijnbaar vermogen (kVA) nodig om werkvermogen (kW) te produceren. Een hogere vermogensfactor is beter dan een lagere, omdat het betekent dat u energie effectiever gebruikt. Een algemeen streefgetal voor de vermogensfactor is 95%. Vraag na bij uw nutsbedrijf welke drempelwaarde ze gebruiken. Veel nutsbedrijven brengen klanten kosten in rekening als ze een lage vermogensfactor hebben.

Het meten en beheren van het energieverbruik

Door de energie- en netvoedingskwaliteit te meten, krijgt u een gevoel voor het ritme van uw installatie en leert u hoe u uw installatie soepel en efficiënt kunt laten werken. Strategisch energiebeheer is een belangrijke manier om uw energieverbruik en uw energierekening te verlagen. Een van de redenen om uw vermogensfactor te verbeteren, is het verlagen of zelfs elimineren van boetes en toeslagen van uw nutsbedrijf.

Om dat te doen, moet u weten waar uw energie elke maand naartoe gaat. In de eerste plaats moet u energiegegevens van uw apparatuur en systemen meten en registreren. Het type instrument dat u nodig hebt om dit te doen, is afhankelijk van uw faciliteit en behoeften. Een multifunctioneel instrument kan energieverlies berekenen en driefasige spannings- en stroomgolfvormen met hoge resolutie registreren, terwijl een ander instrument directe statusgegevens van de netvoedingskwaliteit kan leveren. Het is belangrijk om het niveau van harmonischen in uw stroom te kennen. Een THD-meting (Total Harmonic Distortion) kan u helpen te achterhalen of filteren nodig is. En vergeet niet dat een nutsbedrijf alleen de spanningskwaliteit kan beïnvloeden. Zij kunnen alleen eisen dat goedgekeurde belastingen worden aangesloten en zijn niet verantwoordelijk voor de stroom die vloeit als gevolg van de installatie van de klant.

Stappen naar een betere vermogensfactor

Motorinductantie en harmonische stromen zijn twee veelvoorkomende factoren die bijdragen aan een slechte vermogensfactor. Om de vermogensfactor te verbeteren, moet u de hoofdoorzaak van de slechte vermogensfactor bepalen.

Bij het omgaan met inductieve stroom is het toevoegen van condensatoren voor vermogensfactorcorrectie (energieopslagapparaten) aan het stroomdistributiesysteem van uw installatie een vaak gebruikte oplossing. Condensatoren voor vermogensfactorcorrectie vereisen regelmatige inspectie en aanbevolen preventief onderhoud, maar onder normale omstandigheden zullen ze jarenlang probleemloos werken.

Als harmonischen de lage vermogensfactor veroorzaken, is een kosteneffectieve passieve LC-filtering (inductor-condensator) de oplossing.

Voor complexere situaties is actieve filtering nodig. Dit soort filtering compenseert reactieve stromen, harmonische stromen en ongebalanceerde stromen.

Een veel voorkomende fout is het gebruik van condensatoren om harmonische stromen te beperken. Een condensator gedraagt zich als een kortsluiting voor hogere harmonischen. Vanwege de interne weerstand zal de condensator opwarmen en een drastisch kortere levensduur hebben omdat de interne elektrolyt verdampt.

Informatie aanvragen

Visuele hints

In een hoek stond een grote medische machine die een kritieke testprocedure uitvoerde. De machine was uitgerust met een groot scherm, keyboard en bedieningspaneel met een aantal kabels en slangen die naar andere stukken apparatuur leidden. Op het bedieningsscherm werd weergegeven dat de testprocedure ”In uitvoering” was.

Naast een machine stond een werkbank die was opgesteld voor het repareren van printplaten. Op de werkbank stond een soldeerbout, een verlicht vergrootglas en een ventilator. De stekkerdoos van de werkbank was in dezelfde contactdoos gestoken als de grote medische machine. Mike observeerde de persoon bij de werkbank die zijn hand uitstak en de ventilator aanzette. Op dat moment werd het bedieningsscherm op de medische machine even leeg en ging toen weer aan met de woorden ”Programma resetten” weergegeven in grote letters.

Meten en evalueren

Mike mat de spanning bij de contactdoos die beide belastingen van voeding voorzag. Zijn Fluke 87 V industriële multimeter mat 115 V. De gebouwenbeheerder herhaalde de meting met zijn Fluke 27 II Rugged digitale multimeter, die 118 V weergaf. Waarom dit verschil?

De Fluke 87 V levert True-RMS-metingen die correcte, maar lagere meetwaarden geven dan instrumenten van gemiddelde waarde, zoals de Fluke 27 II, op blokgolven of golfvormen die op blokgolven lijken. Mike sloot zijn Fluke 120B industriële ScopeMeter aan en liet de spanningsgolfvorm zien. Het scherm toonde aan dat de golfvorm aan de bovenkant ernstig was afgekapt, waardoor het meer op een blokgolf dan op een sinusgolf leek. De piekwaarde mat slechts 135 V, in plaats van de verwachtte 162 V.

Mike tekende een one-line diagram van het systeem. De one-line liet zien dat de transformator die het testgebied van voeding voorzag aan de andere kant van het gebouw was, ongeveer 150 meter verder. De meeste belastingen op die transformator waren niet lineair en bereikten hoge piekstromen op de spanningspiek. De combinatie van hoge piekstromen en hoge impedantie van de lange afstand zorgden samen voor ernstige spanningsafkappingen aan het einde van het circuit, precies op de locatie van het testgebied.

Theorie en analyse

Omdat de interne circuits van de medische machine werkten op een lage gelijkstroomspanning, zou de interne voeding een ingangscircuit van een diode/condensator hebben dat een minimale piekspanning vereist voor goed functioneren. Op het naamplaatje van de medische machine stond dat de machine een voedingsspanning tussen 100 en 135 V rms wisselspanning nodig had. De ingenieurs die de machine hebben ontworpen en het typeplaatje hebben gespecificeerd, gingen ervan uit dat de voedingsspanning een sinusgolf zou zijn, dus de minimale piek zou 141 V piek (100 x 1.41) zijn. Aangezien de gemeten waarde van de piekspanning slechts 135 V was, liep de machine op een piekspanning die al 6 V onder het absoluut vereiste minimum lag. Toen de ventilator werd ingeschakeld, verminderde de piekstroom die door de ventilatormotor werd aangewakkerd de spanning tot een punt waarbij de voeding van de machine niet meer normaal was. Hierdoor ging de machine zich resetten.

Oplossing

Het probleem van spanningspiekafkapping (flat topping) komt vaak voor in hoogtechnologische gebouwen. Veel van de gebouwen die nu in gebruik zijn, zijn er niet op ontworpen om de enorme hoeveelheid computers en niet-lineaire belastingen aan te kunnen die vandaag de dag zo normaal zijn.

In dit geval zou het nodig zijn om alles opnieuw grondig te bedraden zodat de spanningsval tussen de transformator en de belasting te verminderen. Een alternatief zou zijn om de meest gevoelige belastingen dichter bij de transformator te plaatsen.

Informatie aanvragen

1. Veiligheid van de installatie

Elektriciens moeten vaak een belastingsanalyse uitvoeren voordat nieuwe belastingen aan een bestaand paneel kunnen worden toegevoegd. Waarom? Deze vereisten zijn opgesteld door de elektrotechnisch inspecteur, de elektrotechnicus die het project heeft ontworpen of de klant die de nieuwe belastingen toevoegt. Het doel is om te bepalen of er voldoende capaciteit is om nieuwe belastingen toe te voegen.

Bij een belastingsanalyse wordt een power logger gebruikt om bestaande belastingsniveaus (driefasige stroomafname) over langere perioden te documenteren. En daarbij komt de veiligheid om de hoek kijken. Aan de ene kant kan een belastingsanalyse worden gebruikt om opvolging van lokale veiligheidsvoorschriften te garanderen. Aan de andere kant, als er geen belastingsanalyse wordt uitgevoerd voordat nieuwe belastingen worden toegevoegd, kan dit resulteren in de overbelasting van een bestaande elektrische bron of het ontstaan van onveilige en onbetrouwbare elektrische situaties.

2. Energiekosten beheren en besparingsmogelijkheden realiseren

Energiekosten zijn een groot deel van de totale operationele kosten, en toch hebben veel bedrijven geen goed overzicht waar hun energiegeld naartoe gaat. Ze krijgen slechts een algemene maandelijkse rekening, zonder indicatie of dat verbruik normaal is of juist buitensporig voor de werkzaamheden van die maand.

Door het energieverbruik bij de hoofdservice-ingang te loggen en vervolgens bij grote belastingen en secundaire voedingen, kunnen faciliteiten inzicht krijgen in hoeveel energie wanneer, door wat en tegen welk uurtarief wordt verbruikt. De gegevens zullen eigenlijk altijd wel energieverspillingen aantonen die door wijzigingen in de activiteiten kunnen worden gecorrigeerd. Denk bijvoorbeeld aan het uitschakelen van bepaalde belastingen, het reduceren van belastingen tijdens periodes met hoge tarieven, of het aanpassen van het schema zodat de belastingen operationeel zijn tijdens perioden met daltarieven.

Plan een consultatie

3. Nauwkeurigheid van de elektriciteitsrekening

Eigenaars van grote en middelgrote faciliteiten installeren vaak submeters zodat ze huurders hun specifieke elektriciteitsverbruik in rekening kunnen brengen. Deze submeters worden meestal echter incorrect geïnstalleerd, waardoor de gegevens niet meer betrouwbaar zijn. De installatieproblemen variëren van verkeerdom geplaatste stroomomvormers en stroomomvormers op de verkeerde fase, tot fouten in de configuratie van de submeter.

Een goede gewoonte is om de meetwaarde te controleren met een draagbare energielogger. De gegevens van de logger geven een vergelijking qua orde van grootte van wat er in rekening wordt gebracht met wat er wordt verbruikt. Een significant verschil tussen het in rekening gebrachte energieverbruik en de loggergegevens geeft aan dat de instelling van de submeter moet worden onderzocht.

4. Kortingen en financiële stimuleringsmaatregelen

Nutsbedrijven bieden premies en kortingen om hun klanten te stimuleren hun energieverbruik te verminderen. Het doel is om meer klanten te bedienen met dezelfde huidige energievoorraad, omdat het bouwen van nieuwe elektriciteitscentrales geen optie is. Veel premies en kortingen zijn bedoeld voor het achteraf aanpassen van bestaande gebouwen, met bijvoorbeeld energiezuinige verlichting en hoogefficiënte motoren, of het vervangen van motorstarters door frequentiegeregelde aandrijvingen.

Om de financiële stimuleringspremie toe te kennen, vraagt het nutsbedrijf eerst een bewijs van de energiebesparing – en daarvoor is een belastingsanalyse ideaal. Een belastingsanalyse die wordt uitgevoerd vóór een aanpassing brengt het huidige energieverbruik ter referentie in kaart, een belastingsanalyse ná een aanpassing bevestigt de energiebesparing die door de aanpassing is gerealiseerd.

5. Problemen met netvoedingskwaliteit opsporen

Vaak is de enige manier om een probleem op te lossen het over langere tijd registreren en analyseren van gegevens. Voor deze complexere problemen zijn energieloggers van onschatbare waarde, en ze zijn veel betaalbaarder en eenvoudiger in gebruik dan een ingewikkelde Power Analyzer.

Een goed voorbeeld hiervan is wanneer een stroomonderbreker willekeurig uitschakelt. Duidelijke situaties, zoals een zware motor die start, zijn niet altijd de oorzaak. In werkelijkheid kan de oorzaak van de uitschakeling iets zijn dat niet voor de hand lijkt te liggen, of alleen optreden wanneer de technici niet aanwezig zijn om het op te merken (bijvoorbeeld ‘s nachts). Het is onpraktisch om een onderhoudstechnicus de belasting te laten bewaken totdat de stroomonderbreker uitschakelt. Het aansluiten van een energielogger aan de belastingszijde van de stroomonderbreker om de stroomafname gedurende langere tijd te registreren, kan dan helpen om het probleem op te lossen.

Informatie aanvragen

Geavanceerde overwegingen van de netvoedingskwaliteit

Als er stroom vloeit, gaat een deel van de opgewekte energie onvermijdelijk verloren in de vorm van warmte.

De volgende stap bij het verminderen van uw energieverbruik is nagaan waar energieverspilling ontstaat. Een punt van aandacht is het verlies in geleiders. Wanneer er stroom door geleiders vloeit, wordt een deel van de opgewekte energie verspild als warmte. Als u dit probleem wilt oplossen, past u de fundamentele I2R-vergelijking toe die de geleverde stroom aangeeft. Er zijn hierbij 2 mogelijke oplossingen: verlaag de stroomsterkte (I) voor minder kW of verlaag de weerstand (R). Beide zorgen voor een probleem:

• Bij een lagere stroom (I) werkt de belasting niet correct
• Het verlagen van de weerstand (R) kan meer kosten, omdat er koperen of aluminium geleiders moeten worden geïnstalleerd

Dus wat is de beste oplossing?

Houd rekening met de afmeting van de geleider. In de National Electric Code (NFPA 70 of NEC 100) vindt u veel adviezen over de afmeting van een geleider en wordt de ideale geleiderafmeting beschreven voor vrijwel alle omstandigheden. De belangrijkste overweging voor de afmeting van geleiders is het waarborgen van de veilige werking ervan met de meest geschikte isolatie. De lengte, de dwarsdoorsnede en de nominale stroom die naar verwachting nodig is, zijn hierbij bepalend. Zo zorgt u voor minimale energieverliezen, gewoonlijk 2% of minder, en een aanvaardbare spanningsval in de geleider. Een andere mogelijkheid is het installeren van efficiëntere belastingen. Ga na of de motoren wellicht overgedimensioneerd zijn voor de huidige toepassing.

Energieverspilling

Deze codes en richtlijnen zijn handig bij nieuw werk, maar zodra de bekabeling is aangebracht en de belastingen zijn geïnstalleerd, is het resultaat niet altijd optimaal. In de loop van de tijd kan de apparatuur veranderen door toevoegingen, aanpassingen, verhuizingen en ouderdom. Dit kan een groot effect hebben op energieverspilling. Belangrijke gebieden waar energieverspilling kan voorkomen, houden verband met uw netvoedingskwaliteit: spanningsregeling, harmonischen, vermogensfactor en asymmetrische belastingen.

Plan een consultatie

Spanningsregeling

Spanningsregeling heeft tot doel het energieverbruik te verminderen bij belastingen die spanningsafhankelijk zijn. Dit wordt gedaan door de spanningsniveaus te verlagen of te regelen binnen de specificaties van de fabrikant van de apparatuur om een energiebesparing op te leveren. Naarmate efficiëntere belastingen op een transformator worden geïnstalleerd, kan de spanning in het systeem stijgen of verkeerd worden geregeld.

Gebruik een Fluke 1777 Power Quality Analyzer om problemen met spanningsregeling te identificeren en tijdelijke spanningen en spanningsonbalans op te sporen. Beide problemen kunnen leiden tot storingen, ongeplande uitvaltijd en dure reparaties.

Harmonischen

Harmonischen vervormen de spanning en stroom, zodat de ideale sinusgolf voor spanning niet wordt gehandhaafd. Een van de meest bekende effecten van harmonischen in elektrische systemen is de overmatige warmte die ze veroorzaken in de geleiders. Dit resulteert in oververhitting in fase- en nulleiders, bekend als ‘drievoudige harmonischen.’

De extra warmte veroorzaakt problemen in bedradingen, motorwikkelingen en transformatoren. De oververhitting kan aanzienlijke schade of een catastrofale storing veroorzaken, met ongeplande uitvaltijd en dure reparaties tot gevolg. Gebruik voor het meten en diagnosticeren van harmonischen een Fluke 1770-serie driefasen Power Quality Analyzer.

Voordelen van netvoedingskwaliteitanalyses

Als na netvoedingskwaliteitanalyses zichtbaar is waar energie wordt verspild, kunt u stappen ondernemen om de problemen op te lossen:

1. Voer preventief onderhoud routinematig uit, zodat u kunt blijven meten ten opzichte van uw benchmark en problemen kunt aanpakken zodra deze zich voordoen.
2. Installeer harmonischenfilters op belastingen die de harmonische vervorming van uw installatie vergroten.
3. Pak de oorzaken van onbalans aan. Dit kan betekenen dat u een reparatie- of vervangingsschema moet opstellen voor grote motoren die problemen hebben met mechanische onbalans.
4. Beperk problemen door asymmetrische belastingen. In sommige gevallen kan dit betekenen dat u enkelfasige belastingen moet aanpassen, zodat ze gelijkmatiger over de fasen worden verdeeld.
5. Vervang doorgebrande zekeringen indien nodig. Een doorgebrande zekering op een groep driefasencondensatoren voor arbeidsfactorverbetering kan ook de oorzaak van het probleem zijn; het vervangen van de zekering lost wellicht een grote onbalans op.

Netvoedingskwaliteitsanalyses laten zien wat er kan worden gedaan om energie te besparen, energieverliezen als gevolg van problemen in een installatie te beperken en de energiekosten te verlagen. Bewaking van de netvoedingskwaliteit kan inzicht bieden in de oorzaak van de problemen en hoe u deze kunt oplossen.

Netvoedingskwaliteitsanalyses leveren naast energiebesparingen ook enkele andere voordelen op:

• Ontdekking vhan potentiële zwakke punten in bedrijfsmiddelen die een grote verstoring kunnen veroorzaken
• Ontdekking van storingen in apparatuur die kunnen leiden tot een verergering van problemen
• Ontdekking van onjuist geïnstalleerde stroomonderbrekers die gevoelig zijn voor onbedoeld aanspreken

Informatie aanvragen

Het opsporen en verhelpen van lekken is niet eenvoudig

Veel fabrieken en installaties beschikken niet over een lekdetectieprogramma. Het opsporen en verhelpen van perslucht-, gas- en vacuümlekken is niet eenvoudig. Voor het kwantificeren van de hoeveelheid verspilling en het bepalen van de kosten zijn specialisten of consultants op het gebied van energie nodig die energie-analyzers en loggers gebruiken om uw luchtsystemen te controleren. Door systematisch de jaarlijkse kostenbesparingen te berekenen door het verhelpen van lekken, kunnen ze een sterke business case maken voor het uitvoeren van een dergelijk project.

Energie-audits van persluchtsystemen worden vaak uitgevoerd via samenwerkingsverbanden van industrie, overheid en niet-gouvernementele organisaties (NGO’s). Een dergelijk samenwerkingsverband is de Compressed Air Challenge (CAC), een vrijwillige samenwerking tussen deze groepen. Het enige doel ervan is het leveren van productneutrale informatie en educatief materiaal om industrieën te helpen bij het genereren en gebruiken van perslucht met maximale duurzame efficiëntie.

De hoge kosten van verspilde lucht

Volgens het U.S. Department of Energy, het Amerikaanse Ministerie van Energie, kan een lek van 1/8″ (3 mm) in een persluchtleiding meer dan 2500 dollar per jaar kosten. Het Ministerie van Energie schat dat een gemiddelde Amerikaanse fabriek die niet goed is onderhouden, 20% van de totale persluchtproductiecapaciteit kan verspillen door perslucht-, gas- en vacuümlekken. De regering van Nieuw-Zeeland schat, als onderdeel van haar Target Sustainability-project, dat systeemlekken 30 tot 50% van de capaciteit van een persluchtsysteem kunnen uitmaken. Snelle detectie van perslucht-, gas- en vacuümlekken is een kernfactor voor het vinden van verborgen winst. Luchtlekkages kunnen ook leiden tot kapitaaluitgaven, herbewerkingen, uitval of kwaliteitsproblemen en hogere onderhoudskosten.

Om drukverlies als gevolg van lekkages te compenseren, neigen bedrijfsleiders vaak tot overcompenseren door een grotere compressor aan te schaffen dan nodig is, wat aanzienlijke kapitaalkosten en hogere energiekosten met zich meebrengt. Systeemlekken kunnen ook leiden tot uitval van luchtapparatuur door een lage systeemdruk. Dit kan leiden tot vertragingen in de productie, ongeplande stilstand, kwaliteitsproblemen, een kortere levensduur en meer onderhoud door het onnodig in- en uitschakelen van compressoren.

De onderhoudsmanager van een fabrikant in de Verenigde Staten zegt bijvoorbeeld dat een lage druk in een van hun luchtgereedschappen kan leiden tot defecten in hun producten. “Een verkeerd koppel, hetzij een te laag koppel of een te hoog koppel, kan terugroepacties tot gevolg hebben. Dit leidt ook tot meer manuren in iets dat een zeer standaard proces zou moeten zijn”, zegt hij. “Het is geld over de balk gooien door winstderving en verlies van producten. In het ergste geval kan ook de vraag gevaar lopen omdat we niet konden leveren.”

Het is geen wonder dat nutsbedrijven, de industrie en de overheid persluchtsystemen zien als een potentiële bron van kostenbesparingen. Perslucht-, gas- en vacuümlekken leiden tot verspilling. Het verhelpen van dergelijke lekken kan de bedrijfsleider geld besparen en kan voorkomen dat het nutsbedrijf extra capaciteit in het systeem moet inbouwen.

Plan een consultatie

Waarom ultrasone lekdetectie inefficiënt is

De meest voorkomende lekdetectiepraktijken zijn helaas nogal primitief. Een ouderwetse methode is luisteren naar sissende geluiden, die in veel omgevingen vrijwel onmogelijk te horen zijn, en zeepsop sproeien op het gebied van het vermoedelijke lek, wat rommelig is en mogelijk uitglijgevaar kan opleveren.
Het huidige hulpmiddel voor het opsporen van compressorlekken is een ultrasoondetector, een draagbaar elektronisch apparaat dat hoogfrequente geluiden herkent die gerelateerd zijn aan luchtlekken. Typische ultrasoondetectoren helpen lekken te vinden, maar het gebruik ervan is tijdrovend en reparatiepersoneel kan ze meestal alleen gebruiken tijdens geplande stilstand, terwijl het onderhoud van andere kritieke machines een betere tijdsbesteding kan zijn. Deze instrumenten vereisen ook dat de operator zich dicht bij de apparatuur bevindt om lekken te vinden, waardoor de instrumenten lastig op moeilijk bereikbare plaatsen zoals plafonds of achter andere apparatuur kunnen worden gebruikt.

Naast de tijd die nodig is om lekken op te sporen met zeepsop of ultrasoondetectoren, kunnen er bij deze technieken veiligheidskwesties zijn met betrekking tot het vinden van lekken boven of onder apparatuur. Het beklimmen van ladders of het kruipen rondom apparatuur kan gevaar opleveren.

Baanbrekend voor detectie van persluchtlekkages

Wat als er een lekdetectietechnologie is die de exacte locatie van een lek kan bepalen tot op 50 meter afstand, in een lawaaiige omgeving, zonder apparatuur te hoeven uitschakelen? Fluke heeft een industriële akoestische camera ontwikkeld die precies dat doet. Industriële onderhoudsmanagers noemen de Fluke ii900 Sonic Industrial Imager “baanbrekend” voor het opsporen van persluchtlekkages.

Deze nieuwe akoestische industriële camera, die een breder frequentiebereik kan detecteren dan traditionele ultrasone apparaten, maakt gebruik van de nieuwe SoundSight™-technologie om verbeterde visuele scans te maken van luchtlekken, net zoals warmtebeeldcamera’s hotspots detecteren.

De ii900 beschikt over een akoestische reeks kleine, supergevoelige microfoons die zowel sonische als ultrasone geluidsgolven detecteren. De ii900 herkent een geluidsbron op een mogelijke leklocatie en past vervolgens algoritmen toe die het geluid als een lek interpreteren. De resultaten produceren een SoundMap™-beeld, een kleurenkaart die over het zichtbaarlichtbeeld wordt gelegd, – waarbij precies wordt aangegeven waar het lek is. De resultaten worden op het 7-inch LCD-scherm weergegeven als stilstaand beeld of als realtimevideo. De ii900 kan maximaal 999 beeldbestanden of 20 videobestanden opslaan voor documentatie of conformiteit.

Grote gebieden kunnen snel worden gescand, waardoor lekken veel sneller worden opgespoord dan met andere methoden. Er kan ook worden gefilterd op intensiteit en frequentiebereiken. Een team in een grote fabriek heeft onlangs twee ii900 prototypes gebruikt en 80 persluchtlekkages in één dag opgespoord. De onderhoudsmanager zei dat het met behulp van traditionele methoden weken zou hebben gekost om dat aantal lekken te vinden. Door lekken snel op te sporen en te verhelpen, voorkwam de crew ook potentiële uitvaltijd, die in deze fabriek naar schatting 100.000 dollar per uur aan productiviteitsverlies kan kosten.

Waar u lekken kunt vinden:

• Koppelingen
• Slangen
• Buizen
• Fittingen
• Pijpverbindingen met schroefdraad
• Snelkoppelingen
• FRL’s (combinaties van filter, regelaar en smeertoestel)
• Condensaatvangers
• Kleppen
• Flenzen
• Pakkingen
• Luchtvoorraadketels

Hoeveel lucht verspilt u?

De eerste stap bij het beheersen van lekkages in perslucht-, gas- en vacuümsystemen is het schatten van de lekbelasting. Er is enige lekkage (minder dan 10%) te verwachten. Alles wat meer is, wordt beschouwd als verspilling. De eerste stap is het bepalen van uw huidige lekbelasting, zodat u deze kunt gebruiken als maatstaf om verbeteringen mee te vergelijken.

De beste methode voor het schatten van de lekbelasting is gebaseerd op uw besturingssysteem. Als u een systeem met start/stop-regeling hebt, start dan gewoon uw compressor wanneer er geen vraag is in het systeem – na werktijd of ploegendienst. Meet vervolgens een aantal compressorcycli om de gemiddelde tijd te bepalen voordat het belaste systeem ontlast is. Als er geen apparatuur in bedrijf is, is het ontlasten van het systeem het gevolg van lekkage.

Lekkage (%) = (T x 100) ÷ (T + t)T = belasttijd (minuten), t = ontlasttijd (minuten)

Om de lekbelasting in systemen met complexere regelstrategieën te schatten, plaatst u een drukmeter stroomafwaarts van het volume (V, in kubieke meters), inclusief alle secundaire ketels, hoofdleidingen en leidingen. Als er geen vraag is in het systeem, met uitzondering van lekkage, brengt u het systeem op de normale werkdruk (P1, in psig). Selecteer een tweede druk (P2, ongeveer de helft van de waarde van P1) en meet de tijd (T, in minuten) die het systeem nodig heeft om naar P2 te dalen.

Lekkage (cfm vrije lucht) = [(V x ( P1 – P2) ÷ (T x 14.7)] x 1,25

De vermenigvuldigingsfactor 1,25 corrigeert lekkage naar normale systeemdruk, waarbij rekening wordt gehouden met een lagere lekkage wanneer de systeemdruk afneemt.

Het efficiënt verhelpen en repareren van lekken kan leiden tot een aanzienlijke kostenbesparing voor luchtafhankelijke bedrijven. Bedrijven kunnen niet alleen besparen op het energieverbruik door lekken te repareren, maar kunnen ook de productie verbeteren en de levensduur van apparatuur verlengen.

Informatie aanvragen