Aktuální vydání

celé číslo

12

2020

Systémy DCS pro kontinuální a dávkové výrobní procesy

Provozní analytická technika

celé číslo

Monitorování spotřeby elektřiny jako základ účinnějších strojů

Více než 2 000 společností v ČR mělo za povinnost do 5. prosince 2015 na základě novely zákona č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií, podstoupit energetický audit nebo splnit podmínky certifikace podle ČSN EN ISO 50001 Systémy managementu hospodaření s energií – Požadavky s návodem k použití. Společnost Eaton poskytuje snadno realizovatelné, odstupňované a nákladově efektivní systémy pro účinné hospodaření s energií v souladu s uvedenou normou. Tyto systémy využívá pro podporu strojních inženýrů při navrhování účinnějších strojů, které koncovým uživatelům nabízejí významný potenciál úspor.

 

Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2012/27/EU, o energetické účinnosti, stanovuje společný rámec pro opatření, která podporují energetickou účinnost a vedou k dosažení celkového cíle zvýšit účinnost v rámci Evropské unie do roku 2020 o 20 %. Podle článku 8 odst. 4 směrnice musely členské státy zajistit, aby byl ve všech větších společnostech do 5. prosince 2015 proveden energetický audit. Novela zákona o hospodaření energií, která vstoupila v platnost 4. května 2015, zavedla toto nařízení v českém právu. V důsledku toho musely všechny společnosti s více než 250 zaměstnanci a ročním obratem nad 50 milionů eur podstoupit povinný energetický audit nebo certifikaci podle ČSN EN ISO 50001. Společnostem, které tak neučinily a nejsou schopné prokázat usilovnou snahu o splnění tohoto zákona, hrozí nemalé finanční postihy.

 

Zavedení systému hospodaření s energií v rámci společnosti stanovuje norma ČSN EN ISO 50001 Systémy managementu hospodaření s energií – Požadavky s návodem k použití. Jejím nejdůležitějším cílem je prostřednictvím optimalizace procesů a technickými opatřeními snížit náklady na energie, spotřebu energie a emise CO2. Průmyslové společnosti by měly nové požadavky vnímat nikoliv jako nepatřičnou právní povinnost, ale jako příležitost, protože účinným hospodařením s energií lze kromě zvýšení transparentnosti provozních nákladů dosáhnout i jejich omezení.

 

Aby bylo možné zavést systém hospodaření s energií v souladu s normou ČSN EN ISO 50001, musí být zjišťovány všechny údaje o energii a měřeny všechny hodnoty, identifikovány významné spotřebiče energie a musí být analyzovány náklady na energii v rámci společnosti. Teprve na základě těchto poznatků lze rozvíjet konkrétní opatření pro zvýšení energetické účinnosti.

 

Nákladově efektivní systémy

Výchozím blokem koncepce hospodaření s elektrickou energií od společnosti Eaton je řada kompaktních jističů NZM (obr. 1), již tvoří jističe čtyř velikostí (NZM1 až NZM4) pro proudy do 1 600 A a se zkratovou vypínací schopností 25 kA pro malé podružné rozváděče a odbočky a do 150 kA pro komplexní výkonové systémy.

 

Souhrnně měřit všechny příslušné hodnoty energie umožňují komunikační moduly řady XMC. Tyto moduly nabízejí možnost vybavit současné systémy pro moderní měření a analýzu spotřeby elektřiny s minimem úsilí. K dispozici jsou např. moduly NZM-XMC do 630 A, které kombinují měřicí transformátory, napěťovou odbočku, měřicí elektroniku, rozhraní sběrnice a rozhraní pro zobrazování do jednoho kompaktního pouzdra. Alternativou je pro uživatele nový modul NZM-XMC-TC-MB, který lze jednoduše připojit k externím, popř. již existujícím průvlekovým transformátorům a napěťovým odbočkám stroje nebo systému. Moduly z řady XMC je možné použít k měření hodnot veličin, jako jsou napětí, proud, činný výkon, jalový výkon, účiník, celkové harmonické zkreslení (THD) a frekvence.

 

Univerzální modul NZM-XMC-TC-MB (obr. 3), který se upevňuje na lištu DIN a k pokrytí celého proudového rozsahu do 6 300 A v jednom zařízení používá přepínací transformátory, lze použít ke snadnému zavedení nákladově efektivního dodatečného vybavení, jež pracuje s původní elektroinstalací. Tento modul je možné připojit k centrálnímu systému pro vizualizaci a komunikaci BreakerVisu od společnosti Eaton. Modul lze také připojit na různé řídicí systémy.

 

Komunikace a vizualizace v jednom systému

Moduly XMC komunikují prostřednictvím protokolu Modbus RTU se systémem pro vizualizaci a komunikaci BreakerVisu – dotykovým operátorským panelem s nejaktuálnější verzí vizualizačního softwaru (obr. 4). Systém BreakerVisu je schopen na 3,5" nebo 7" barevném displeji poskytnout vizuální přehled o až 32 zařízeních (a až 48 zařízeních, je-li použit systém SmartWire- DT) a může také tato data ukládat do registru.

 

Systém rovněž provádí automatickou konfiguraci, tzn. že automaticky detekuje připojená zařízení. Události a naměřené hodnoty jsou ukládány s časovým razítkem. Data lze prostřednictvím serveru TCP nebo OPC a komunikační brány pro Modbus přenášet do centrálního nadřazeného řídicího systému, webového prohlížeče nebo nástroje pro stavová hlášení. Uživatelé mohou mít přístup ke všem důležitým informacím o optimalizaci spotřeby elektřiny v souladu s normou ČSN EN ISO 50001 po pouhém stisknutí tlačítka. Pro analýzu dat je dostačující základní počítač se softwarovým balíkem Microsoft Office.

 

Do systému BreakerVisu mohou být také začleněna externí zařízení, která komunikují prostřednictvím protokolu Modbus RTU. Díky tomu mohou uživatelé dosáhnout ve srovnání s běžnými systémy rozváděčů s oddělenými zobrazovacími jednotkami pro každý jednotlivý spínací prvek významné úspory nákladů.

 

Systémy se vzduchovými jističi

U složitějších systémů je doporučeno řešení založené na vzduchových jističích IZMX s elektronickou spouští a integrovanou měřicí funkcí. Jsou k dispozici ve dvou velikostech (IZMX16 a IZMX40), které pokrývají proudový rozsah 630 až 4 000 A. Jejich komunikační schopnosti poskytují nové možnosti řízení rozvodu energie, protože jističe IZMX lze pomocí modulů rozhraní pro Profibus-DP, Modbus RTU a Ethernet snadno připojit ke komunikační sběrnici.

 

Jističe IZMX zaznamenávají všechny provozně důležité informace a předávají je do nadřazených systémů. Je proto zvýšena transparentnost systému a jsou zkráceny doby odezvy v situacích, jako je nadproud, fázová asymetrie a přepětí. Lze naplánovat opatření pro preventivní údržbu a lze se vyhnout selhání systému, což zvyšuje celkovou spolehlivost. Modul IZMX-MCAM Modbus je možné použít pro snadné připojení jističe IZMX k systému pro vizualizaci a komunikaci BreakerVisu. Tento systém může načíst a zobrazit data důležitá pro monitorování spotřeby elektřiny. Tato data lze pomocí sítě Ethernet přenášet do systému hospodaření s energií Power Xpert Insight, který je poté možné v komplexních systémech použít ke konsolidaci, zobrazení a analýze dat z několika systémů BreakerVisu.

 

Upraveno na míru pro splnění požadavků průmyslu

Systémy pro hospodaření s energií od společnosti Eaton byly navrženy se zaměřením na uživatelské přínosy a optimální poměr nákladů a užitných funkcí. Míru podrobnosti měření a typ komunikace lze přesně přizpůsobit tak, aby vyhovovaly požadavkům konkrétní úlohy. Průmyslové podniky mohou díky škálovatelnosti a modularitě provozovat účinné systémy hospodaření s energií u malých i velkých strojů a systémů, u nových instalací i jako součást procesu dodatečného vybavení. Jednoduchá struktura systému omezuje projektové a inženýrské práce. Systémy doplňuje bezplatný software, jako je Modbus Configurator, nebo nástroje pro podávání zpráv podle normy ČSN EN ISO 50001.

 

Systémy pro hospodaření s energií od společnosti Eaton patří díky malému množství práce potřebnému k jejich instalaci, konfiguraci a integraci v současné době mezi několik nákladově nejefektivnějších a účinných metod pro splnění požadavků normy ČSN EN ISO 50001 a požadavků EU na povinné audity. Tato řešení vzhledem k transparentnosti jejich údajů nezpůsobují jen to, že jsou stroje a systémy účinnější, ale vytvářejí také základ pro další rozvoj, jako jsou sítě smart grid nebo koncepce Industry 4.0.

 

(Eaton)

 

 

Obr. 1. Jističe řady NZM s rozsáhlým příslušenstvím a s mechanickou trvanlivostí 20 000 cyklů

Obr. 2. Jističe IZMX s integrovanou měřicí funkcí spínají proudy až 4 kA a přitom zabírají velmi malý prostor

Obr. 3. Ideální pro dodatečné vybavení: nový měřicí modul NZM-XMC-TC-MB lze rychle a snadno instalovat s využitím existujících měřicích transformátorů a elektroinstalace

Obr. 4. Systém BreakerVisu poskytuje na centrálním displeji přehled o všech provozních hodnotách a stavech systému rozváděče nízkého napětí