2 GODKÄNNANDEN OCH STANDARDER... 2

Transkript

1 1 INTRODUKTION GODKÄNNANDEN OCH STANDARDER PRODUKTFUNKTIONER ACCELERATIONSSTYRNING MED INBYGGT TILLVAL AV MOMENTSTYRNING RETARDATIONSSTYRNING MED INBYGGT TILLVAL AV MOMENTSTYRNING MOTOR- OCH LASTSKYDD MJUKSTARTARSKYDD FELÖVERVAKNING VARNINGAR INGÅNGAR UTGÅNGAR ANALOG UTGÅNG ANVÄNDARGRÄNSSNITT (HMI) MÄTNING SERIELL KOMMUNIKATION FELHISTORIK DESIGNSPECIFIKATIONER MÄRKDATA HUVUDKRETS TYRISTORER (SCR) OMGIVNINGSFÖRHÅLLANDEN MEKANISK KONSTRUKTION KVALITETSKRAV RESERVDELAR DOKUMENTATION OCH MÄRKNING

2 1 Introduktion Denna konsultspecifikation beskriver kraven gällande prestanda, funktion, tillverkning och installation av digital solid state mjukstartare upp till 690V för steglös styrning vid start och stopp samt motorskydd för 3-fas kortslutna asynkronmotorer. 2 Godkännanden och Standarder Mjukstartaren skall vara konstruerad, byggd och tested enligt senast gällande utgåva av applicerbara IECstandarder. Mjukstartaren skall också ha ett CCC-godkännande. Mjukstartaren skall vara godkänd och/eller testad av följande organisationer: Underwriters Laboratories (UL) Canada Standards Association (CSA) 3 Produktfunktioner Mjukstartaren skall vara av fabrikat ABB eller motsvarande. Mjukstartaren skall minst uppfylla prestanda, funktioner och inställningar beskrivna nedan för att erhålla tillräckligt motor- och applikationsskydd samt för att kunna starta och stoppa motorn på ett noggrant och kontrollerat sätt. 3.1 Accelerationsstyrning med inbyggt tillval av Momentstyrning Programmeringen av accelerationsstyrningen skall vara fullt justerbar för att möta alla typer av applikationer. Mjukstartaren skall som minimum ha följande inställningsmöjligheter: Ramptyp: För startramp skall det vara möjligt att välja mellan spänningsramp och momentramp. Initialspänning: Initialspänning skall vara ställbar mellan 30-70% av märkspänning. Strömgräns: Strömgränsfunktion skall vara ställbar mellan 200% och 500% av mjukstartarens märkström. Momentstyrning: Momentstyrningen skall vara baserad på closed-loop principen med självjusterande styrning av tyristorerna. Självjusteringen i closed-loop skall vara i relation till det aktuella och idealiska lastförhållandet, där idealiskt moment skapas av mjukstartarens parametrar. Syftet med momentstyrningen är att erhålla bästa möjliga startramp där vridmomentkurvan följer lastkurvan på ett nära nog linjärt sätt. Momentgräns: Momentgräns skall vara ställbar mellan 20% och 200% av motorns märkmoment. 2

3 Ramptid: Tid mellan initialspänning till fullt utstyrd spänning skall vara ställbar mellan 1 och 120 sekunder i steg om 1,0 sekund. Applikationsramper: Möjlighet skall finnas att välja förkonfigurerade inställningar för start och stopp som är anpassade för minst följande applikationer: Centrifugalpump Hydraulpump Centrifugalfläkt Axiell fläkt Kompressor Transportband Kross Omrörare Bogpropeller Kickstart: Mjukstartaren skall ha kickstartsmöjlighet. Nivå för kickstart skall vara ställbar mellan 50% och 100% av märkspänning, och tiden skall vara ställbar mellan 0,1 och 1,5 sekunder i steg om 0,1 sekund. Jog: För att kontrollera rotationsriktning vid start eller under andra provningsförfaranden, skall mjukstartaren ha en programmerbar Jog-funktion. Jog-funktionen skall följa den valda startrampen och styrs via en programmerbar ingång eller genom den digitala displayen på mjukstartaren. Stopp skall ske direkt och ej följas av en retardationsramp. Sequence start: Mjukstartaren skall ha möjlighet att lagra upp till tre (3) olika start ramper, med individuell inställning av minimum strömgräns, initialspänning och upprampningstid. Denna funktion kan användas för att göra en sekvensstart av tre olika motorer, som kräver olika inställningar med en endast en mjukstartare. 3.2 Retardationsstyrning med inbyggt tillval av Momentstyrning Retardationsstyrningen skall vara inbyggd och kunna väljas med följande inställningar, som alla skall vara helt oberoende av accelerationsinställningen. Ramptyp: För stoppramp skall det vara möjligt att välja mellan spänningsramp och momentramp. Nedstegningsspänning: Inställning av nedstegningsspänning skall finnas och vara ställbar mellan 30 och 100% av märkspänning för att bättre kunna styra retardationen av pumpar. Ramptid: Tid från full spänning till slutspänning skall vara ställbar mellan 0 och 120 sekunder i steg om 1,0 sekund för att säkerställa ett kontrollerat mjukstopp av motorn. Nivå slutspänning: Nivå på slutspänning skall vara ställbar mellan 30 och 70% av märkspänning. 3

4 Momentstyrning: Momentstyrningen skall vara baserad på closed-loop principen med självjusterande styrning av tyristorerna. Självjusteringen i closed-loop skall vara i relation till det aktuella och idealiska lastförhållandet, där idealiskt moment skapas av mjukstartarens parametrar. Syftet med momentstyrningen är att erhålla bästa möjliga stoppramp för pumpar där vridmomentkurvan följer lastkurvan på ett nära nog linjärt sätt och på så sätt eliminera tryckslag. 3.3 Motor- och Lastskydd Motor- och lastskydd skall vara integrerade i mjukstartaren och skall under inga omständigheter vara bortkopplade eller avstängda när en by-pass kontaktor används. Skyddens funktioner måste aktivt väljas och skall vara avstängda vid leverans. För att skydda både lasten och motorn skall mjukstartaren vara försedd med följande funktioner: Överlastskydd motor: Motorskyddet skall kunna ställas in enligt olika standardkurvor för överlastskydd. Överlastskyddet skall vara programmerbart för klass 10A (5), 10, 20 och 30. Överlastskyddet skall baseras på ett dynamisk termisk register som sparar värdena i ett minne. Dubbelt överlastskydd: Det skall vara möjligt att välja en överlastklass under start, som skiljer sig från den under drift. Detta kommer att möjliggöra en högre klass under start för att undvika att eventuella störningar löser ut skyddet obefogat, men sjunker till en lägre klass under drift för maximalt motorskydd. För maximal flexibilitet, skall respektive överlastkurva kunna programmeras inom någon av de fyra överlastklasserna som beskrivs ovan. Manuell eller Automatisk återställning: För de olika skydden skall det vara möjligt att välja automatisk återställning då manuell återställning ej är möjlig. Termiskt minne: Överlastskyddet skall behålla motorns temperatur i minnet efter strömavbrott, bortkoppling av matningsspänningen eller då motorn stoppats. Efter återanslutning av matningsspänningen skall mikroprocessorn uppdatera så att motorns temperatur är justerad med hänsyn till avsvalning då matningen var borta. PTC skydd: Uttag för PTC signal direkt från motorn skall finnas på mjukstartaren. Återställningsnivå för termisk kapacitet: Mjukstartaren skall ej tillåta en återstart av motorn då överlastskyddet löst ut och det inte finns tillräcklig termisk kapacitet för detta. Skydd fasobalans: Mjukstartaren skall ha ett programmerbart obalansskydd inbyggt. Känsligheten mellan två faser skall vara ställbar från 10% till 80% av märkströmmen. Skydd fasföljdsfel: Mjukstartaren skall ha ett inbyggt skydd för detektering av fel fasföljd som förhindrar start om faserna är anslutna i annan ordning än L1-L2-L3, detta för att säkerställa att rotationsriktningen på motorn inte har förändrats. 4

5 Högströmsskydd: Mjukstartaren skall ha ett högströmsskydd som löser ut om nivån uppgår till 8 gånger inställd märkström under 200ms. Skydd låst rotor: Mjukstartaren skall ha skydd för låst rotor och skall vara ställbart mellan 300% till 800% av inställd märkström med en tidsfördröjning på mellan 0,2 och 10 sekunder. Underlastskydd: Mjukstartaren skall ha ett underlastskydd som löser ut om strömnivån understiger inställt värde och tid. Strömnivån skall vara ställbar från 40% till 80% av motormärkströmmen med en inställbar tidsfördröjning på mellan 1-30 sekunder. 3.4 Mjukstartarskydd Mjukstartaren skall ha ett egenskydd för att bibehålla tillförlitligheten i både driven utrustning och elektriska komponenter med följande funktion: Överlastskydd mjukstartare skall vara inbyggt och skall skydda tyristorerna från att överskrida maximal lastkapacitet. 3.5 Felövervakning För att skydda både startutrustning och last, skall mjukstartaren vara försedd med felövervakning enligt nedan. All felövervakning och signaler skall vara standard och ej vara möjliga att stänga av eller koppla ifrån. När ett fel uppstår skall det tydligt framgå direkt på mjukstartaren vilken typ av fel det är. Följande felindikationer skall vara tillgängliga som ett minimum. Fel övertemperatur mjukstartare skall vara inbyggt och skydda tyristorerna (SCRs) från skadlig värme i dess inneslutning eller kylfläns. Temperaturen ska mätas direkt på mjukstartarens kylfläns med en intern temperatursensor. Fel fasbortfall skall vara standard och förhindra start och/eller stänga av mjukstartaren om spänningen i en fas (en eller flera) inte kan detekteras på linjesidan. Fel kortsluten tyristor (SCR) skall automatiskt förhindra en start när minst en tyristor (SCRs) är kortsluten. Fel tyristor leder ej skall automatiskt förhindra en start när minst en tyristor ej leder. Fel frekvens skall förhindra start och/eller automatiskt stänga av mjukstartaren om linjefrekvensen ligger utanför sina gränsvärden. Huvudspänning linjesida. I stand-by ska mjukstartaren indikera om huvudspänningen inte är ansluten. 5

6 Öppen krets på motorsidan. Om kretsen är öppen på motorsidan, d.v.s. ingen motor är ansluten till mjukstartaren skall detta indikeras och stopp skall ske. Bypass övervakning. Om en extern bypass-kontaktor används, och den av någon anledning inte sluter vid tillslagssignal eller inte öppnar vid frånslagssignal skall mjukstartaren indikera detta och stoppa. Fältbussfel. I händelse av ett kommunikationsfel skall mjukstartaren indikera detta och återgå till frånläge. Funktion skall endast vara aktiv då seriell kommunikation används. Linje / Deltafel. Om mjukstartaren inte kan avgöra inkopplingssätt, skall detta indikeras och stopp skall ske. Shuntfel. Om mjukstartaren har ett fel och inte kan stoppa motorn, skall den ge en felsignal som kan användas för att lösa ut överliggande kortslutningsskydd. 3.6 Varningar För att förhindra oönskade stopp skall varningssignaler finnas tillgängliga som gör det möjligt att upptäcka och korrigera ett fel innan mjukstartaren löser ut. Varningssignaler som finns beskrivna nedan skall vara tillgängliga. Varning Motoröverlast: Det skall vara möjligt att ställa in en temperaturnivå på mellan % av den maximala teoretiska motortemperaturen, vid vilken en varningssignal kommer att aktiveras. Varning Mjukstartaröverlast: Det skall vara möjligt att erhålla en varningssignal från mjukstartaren när den teoretiska temperaturen i tyristorerna (SCRs) överstiger 90% av den maximala kapaciteten. Varning Hög ström: Det skall vara möjligt att erhålla en varningssignal från mjukstartaren när strömmen når en inställningsbar nivå på mellan % av full belastningsström under 200ms. Varning Låg ström: Det skall vara möjligt att erhålla en varningssignal från mjukstartaren när strömmen når en inställningsbar nivå på mellan % av full belastningsström. 3.7 Ingångar Två programmerbara ingångar skall finnas tillgängliga. De olika funktionsalternativen skall vara; Ingen, Fjärråterställning, Jog, Till, Start av andra motor / Start av tredje motor och Avaktivera fältbuss. Ingångar skall finnas för kontroll och styrning av mjukstartaren och ingångsalternativ skall vara enligt beskrivningen ovan. Alla kontroll- och styrkretsar skall ha märkspänning 24VDC. 6

7 Start och stopp skall vara möjligt att använda antingen via mjukstartarens interna spänningsmatning, eller använda en extern matning (24VDC) för start och stopp. Att använda en extern matning 24VDC, gör det möjligt att manövrera mjukstartaren direkt från en PLC, utan behov av ett externt relä. 3.8 Utgångar Mjukstartaren skall ha minst tre (3) signalreläer. Varje relä skall ha en normalt öppen (NO) och en normalt sluten (NC) potential fri kontakt, för 250VAC och märkström 1.5A/AC-15. Varje relä skall individuellt kunna programmeras för någon av funktionerna nedan. Alla alternativ som ingår i funktionen "Händelse" skall vara möjliga att aktivera eller avaktivera individuellt. Drift Full spänning (Top of Ramp) Händelse Överlastskydd Motor Skydd Hög ström Överlastskydd tyristor Skydd låst rotor Skydd underlast Skydd fel fasföljd Skydd fasobalans PTC-skydd Varning överlast Varning tyristor överlast Varning Hög ström Varning Låg ström Shuntfel Fel 7

8 3.9 Analog utgång Mjukstartaren skall ha minst en (1) analog utsignal. Det skall vara möjligt att välja mellan någon av följande typer av utsignaler: Motorström Huvudspänning Aktiv effekt i kw Aktive effekt i hp Reaktiv effekt Skenbar effekt Beräknad motortemperatur Beräknad tyristortemperatur Effektfaktor Det skall vara möjligt att välja mellan följande referenssignaler från den analoga utgången: 0-10V 0-20mA 4-20mA 3.10 Användargränssnitt (HMI) Mjukstartaren skall ha en LCD-display för presentation av all data och information med full text upp till 20 tecken per rad bestående av LCD med 2 rader. Användning av binära, hexagonal kod eller annan kod skall inte användas. Strömmar och mätvärden skall redovisas antingen som absoluta värden eller som ett procenttal av det högsta värdet. För att minska risken för missförstånd och fel skall det vara möjligt att välja mellan följande språk: Engelska Kinesiska (tecken) Spanska Portugisiska Italienska Franska Tyska Holländska Polska Turkiska Ryska Svenska Finska 8

9 Justeringar skall göras med en digital knappsats bestående av fyra knappar. Inga binära kodade dipswitchar skall användas för programmering eller funktionsval. Lösenordsskydd skall finnas för att förhindra obehöriga ändringar av programmeringen. Data som presenteras skall vara möjligt att tolka utan användning av indextabeller och handböcker. Data skall alltid presenteras med en beskrivning, det verkliga värdet och enhet (V, A eller %). En funktion skall finnas för att lista alla ändrade parametrar och värden i mjukstartaren. Listan över ändrade parametrar och värden är ett viktigt verktyg för felsökning och underhåll av mjukstartaren. Parametrar och värden som ställts in skall lagras i mjukstartaren i händelse av ett strömavbrott. Lysdioer (LED) av typen long-life skall ge information om att Matningsspänningen är tillslagen (Power on), apparaten löst ut för fel (Fault) samt att något skydd löst ut (Protection) Mätning Mätfunktioner skall finnas tillgängliga via den alfanumeriska displayen och kunna visa följande; Ström för varje fas individuellt. Mätområde skall vara Ampere. Utstyrd spänning i procentuellt värde av märkspänning. Mätområde skall vara %. Totalt antal starter för mjukstartaren. Räkneverket skall ej gå att återställa. Total drifttid: Totala antalet drifttimmar skall lagras samt ej vara möjligt att återställa. Motortemperatur: När som helst skall det vara möjligt att kontrollera temperaturen för motorn i mjukstartaren. Temperaturen skall anges i procent av den högsta tillåtna motortemperaturen vid vilken motorskyddet löser ut om det används. Realtidsklocka: En realtidsklocka skall finnas integrerad i mjukstartaren för att kunna tidsmärka fel och händelser som inträffar. Aktiv effekt: Motorns aktiva effekt skall visas i både kw och hk. Skenbar effekt, reaktiv effekt och effektfaktor skall också kunna visas. 9

10 3.12 Seriell kommunikation Seriell kommunikation skall vara inbyggt som standard och vara helt protokolloberoende. Mjukstartaren skall kunna kompletteras med en adapter, ABB fältbussplug, som definierar typ av protokoll. Detta skall kunna ske utan något krav på hårdvaru- eller mjukvaruuppdatering av mjukstartaren. Mjukstartaren skall som minimum ha 1000 olika adressalternativ. Följande protokoll skall som minimum finnas att tillgå: DeviceNet Profibus DP V0 och DP V1 Modbus 3.13 Felhistorik Felmeddelanden och felhistorik skall automatiskt visas för alla nya fel och lagras i ett icke-flyktigt minne för eventuell användning av servicepersonal senare. Antalet händelser som lagras skall minimum vara de 20 senast inträffade med information om felets art och tidsmärkning. Felmeddelande skall visas i fulltext på det valda språket. 4 Designspecifikationer Mjukstartaren skall helt styras av halvledarteknik och ha algoritmer för detta. Mjukstartaren skall reglera strömmen i alla tre faser med hjälp av två anti-parallellt kopplade tyristorer (SCRs) i varje fas. Mjukstartaren skall vara konstruerad enligt följande specifikationer: 4.1 Märkdata huvudkrets Huvuspänning: 230 till 600V eller 400 till 690V, -15 % till +10 %, 3-fas 50/60Hz ± 5 %. Utgång: Spänningsreduktion trefas växelström via fasvinkelstyrda anti-parallella tyristorer som rampas till full spänning. Utgångskapacitet: Startkapaciteten skall möjliggöra användande av ett överlastrelä klass 10 upp till 500 % av märkström. Matningsspänning: Brett matningsspänningsområde, VAC -15% till +10% för 50/60Hz ± 5%, skall vara standard på varje mjukstartare. 10

11 4.2 Tyristorer (SCR) PIV data: (a) V 1600V Minimum (b) V 1800V Minimum Skydd: RC-snubberkrets skall finnas på varje fas för att undvika eventuella komponentskador. 4.3 Omgivningsförhållanden Mjukstartaren skall tåla följande omgivningsförhållanden under drift och inte orsaka några elektriska / mekaniska skador eller försämrad prestanda. Temperatur: Dokumentation för mjukstartaren skall visa att den i okapslat utförande har testats för 0-50 C med reducerad märkdata över 40 C. Kapslade versioner är konstruerade för 0-40 C vid ett normalt luftflöde. Höjd över havet: 4000m maximalt med reducerad märkdata över 1000m. Fuktighet: Termiskt: Förvaring: 0 95 % RH, icke-kondenserande. Mjukstartaren skall ha en inbyggd temperaturavkänning på kylkroppen för att skydda tyristorerna (SCR) från övertemperatur. Mjukstartaren skall kunna lagras inom ett temperaturområde på 25 o C till +70 o C. 5 Mekanisk konstruktion Mjukstartaren skall ha ett plast- eller metallhus och skall vara försedd med anslutningspunkter för att kunna ansluta inkommande och utgående kraftkablar i erforderlig storlek. Mjukstartaren skall vara försedd med fläktar som kyler vid behov. Fläktarna skall temperaturregleras och automatiskt slå på först när kylning är nödvändigt, detta för att minska energiförbrukning och ljudnivå i mjukstartaren. Mjukstartare med märkström över 300A skall vara utrustad med en integrerad by-pass kontaktor som standard. Varje mjukstartare skall vara möjlig att ansluta både i motorns delta (Inside delta) och i linje med motorn. Inside delta-anslutningen gör det möjligt att minska mjukstartarens storlek med så mycket som 42 %. Mjukstartaren skall automatiskt detektera om den är kopplad i linje med motorn eller Inside delta. Användning av potentiometrer, switchar eller andra inställningar för val av anslutningstyp tillåts ej. 11

12 Mjukstartare som inte har integrerad bypass-kontaktor skall vara utrustade med dubbla anslutningar på linjesidan. De extra uttagen skall användas för bypass-anslutning och möjliggör att samtliga skyddsfunktioner integrerade i mjukstartaren är aktiva även under bypass-drift. 6 Kvalitetskrav Tillverkaren skall vara certifierad enligt ISO 9001 (kvalitetscertifiering) och ISO (miljöcertifiering). Varje enskild mjukstartare skall funktionsprovas med belastning före leverans för att säkerställa att funktionen motsvarar kravspecifikationen. Allt inkommande material skall kontrolleras och/eller testats för överensstämmelse med kvalitetssäkring. Alla komponenter skall kontrolleras och/eller testats för överensstämmelse med tillverkningskonstruktion och kvalitetssäkringsspecifikationer. Alla mjukstartare skall märkas med tillverkningsdatum och monteringsansvarig person, för att spåra fel till källan om det inträffar. 7 Reservdelar Reservdelar skall finnas tillgängliga så länge mjukstartarserien är aktiv, för att kunna reparera installerade enheter. Följande reservdelar skall finnas tillgängliga: Beröringsskydd för huvudanslutningarna Kretskort Knappsats (keypad) LCD display Tyristorer (SCR) Kylfläktar 8 Dokumentation och märkning Mjukstartaren skall levereras med en uppsättning komplett dokumentation bestående av: Manual för installation och idrifttagande 12

13 Komplett kretsschema Dimensionsritning Utöver leveransdokumentation som levereras med mjukstartaren skall följande dokumentation finnas tillgänglig på begäran: Huvudkatalog Kretsschema och applikationsritningar i CAD-format (dwg, dxf) Certifikat för marina godkännanden enligt ABS, LRS och GL Kompletta koordinationstabeller för typ 1 och typ 2 Val- och dimensioneringsprogram (Prosoft eller motsvarande) Mjukstartaren skall vara märkt med information om märkström och märkspänning på framsidan av enheten. Märkning av viktig information på sidan av enheten accepteras ej då kapsling och/eller andra komponenter kan skymma denna information. 13