Compression solutions. Turbocompressori Centrifughi. Single-stage integrally geared (STC-GO)

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1 Compression solutions Turbocompressori Centrifughi Single-stage integrally geared (STC-GO)

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3 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 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

4 Siemens Turbocompressors (STC) for Aeration 3.0 Differential Pressure (barg) GO(2) Integrally geared, one stage GO(5) GO(10) GO(22) GO(44) GO(66) GO(80) GO() ,000 10,000,000 Actual flow (m³/h) Conditions: 1,013 bar, 20 degrees C, 36% RH STC-GO product range Applicazioni Trattamento delle acque di scarico Trattamento biologico per: 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. Portata di compressione e range di pressioni I range di portata e pressione vanno da a Nm 3 /h con pressioni differenziale fino a 2.5 bar (fino a 4 bar per le soluzioni a due stadi). 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. 4

5 Unità di compressione di taglia piccola STC-GO (10) Flusso in entrata ca Nm 3 /ora e pressione differenziale bar. Unità di compressione di taglia grande STC-GO (80) Flusso in entrata 40, Nm 3 /ora e pressione differenziale bar. STC-GO (10SV-GL285) Applicazione speciale per la desulfurizzazione dei gas di raffreddamento Portata m 3 /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 m 3 / ora bar. 5

6 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 [%] 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 [%] 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 [%] Flow [%] Flow [%] 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 6

7 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 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

8 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.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. Model GL gearbox Controllo efficiente per prestazioni efficienti L efficienza degli impianti di aerazione dipende in ultima istanza dal sistema di controllo. 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). 8

9 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 9

10 Details Compressor Station Interfaccia di controllo principale Caratteristiche standard: Pannello di controllo installato in remoto Controllo tramite Siemens PLC S7-300 Dotato di interfaccia touchscreen con schermo a colore Testato in fabbrica prima della consegna Classe di protezione IP54 Alimentazione secondo le esigenze del cliente Interfaccia multi-lingua Comunicazione Profibus verso il sistema DCS 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 Differenti piattaforme PLC Trend di processo Sistema ridondante 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 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. I vantaggi principali delle soluzioni integrate includono: Single-source responsibility Integrazione nel sistema 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) Power consumption Overlapping of blowers A, B, C Capacity 10

11 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 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 , Dec. 2005: Turbo compressors Performance Test Code PTC 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 , 2003/EN ISO , Jan. 2004: Measurement of Fluid Flow by Means of Pressure Differential Devices ISO , 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. 11

12 Published by and copyright 2014: HV Turbo Italia srl Via Nino Bixio, Mornago (VA) Italy hv-turbo@hv-turbo.it All rights reserved. Trademarks mentioned in this document are the property of Siemens AG, its affiliates or their respective owners. Subject to change without prior notice. The information in this document contains general descriptions of the technical options available, which may not apply in all cases. The required technical options should therefore be specified in the contract.