酿酒厂的能源利用

使用WAGO控制技术监控能源供应

● 三相电力测量模块对低压供电进行监控

● 负荷管理可避免电力供应中出现峰值负荷,从而降低能源成本

● 750-872控制器承担数据采集及通过IEC 60870-5-104远动协议进行通信的任务

■人均每年约100公升的消费量使得啤酒成为德国最受欢迎的酒精饮料。德国拥有1300余家酿酒厂，用麦芽，啤酒花和水酿造啤酒。为了解决啤酒酿造过程中的能源供应问题，位于萨尔的Karlberg酿酒厂使用自己的蒸汽涡轮机进行发电，同时利用WAGO控制技术监控其能源供应系统。

热量的供应在酿造初期十分重要。而冷却和瓶装过程则需要消耗大量的电能。位于洪堡的Karlberg酿酒厂将蒸汽形式的热能与蒸汽涡轮机产生的电能联系起来。燃煤锅炉产生压力为52bar的蒸汽用来驱动蒸汽涡轮机运转。蒸汽涡轮机继而可通过传动装置驱动3150V电压的发电机。

5MVA发电机变压器将高压转换为20kV中压，然后将其补给到工厂自有的中压电网中。此时蒸汽的压力仍达3.5bar，可供啤酒酿造过程使用。“通过这种方式，工厂电力需求的45%都可以由自己供应” ，该酿酒厂生产与能源部门负责电气工程领域的负责人Peter Baltes说道。当地电力公司的20kV电力供应则可以满足工厂其余的能源需求。

Karlberg酿酒厂配备有一个20kV中压电网，其供电工作由电力公司及酿酒厂蒸汽涡轮机带动的发电机来完成。位于酿酒厂7个站点中的数个变压器将中压转换为低压，对电气设备进行供电。Baltes说道：“由于供电中断会导致所有设备停止运行，因此对中压电网进行监控对于我们来说十分重要。我们的首要任务是保证每台设备及每个系统的可靠性”。原有的20kV保护系统和机械保护继电器于1981年与涡轮机和发电机同时投入运行，由于其已经达到使用寿命，因此必须进行更新改造。

酿酒厂控制中心的工作人员不仅要监控酿造过程中的控制技术，还要监控整个工厂的能源供应。Imtech公司的专家安装了一个用于数据传输的光纤环网，该网络可覆盖整个厂区。而在单独的站点，交换机负责保证从保护继电器到控制中心的数据传输。数据传输支持IEC 60870-5-104 和IEC 61850协议。冗余设计的SCADA系统可随时通过大型显示屏为控制中心的工作人员提供所有系统的运行状态， 它在更新改造过程中取代了原有的模拟量图。此外，酿酒厂与控制中心之间也不再需要大量用于传输模拟量信号的电缆。新型光纤环网传输数据更快、更安全。

在设计规划过程中，设计人员希望将低压侧的电力测量集成到控制系统中。安装于变压器之后的电流互感器可检测每条线路的实际电流。在设备更新改造前，这些测量数据只能在现场侧通过模拟量测量设备进行读取。为了获取控制系统的电力输出值，便需要安装一个可以采集变压器测量值且可以支持基于IEC 60870-5-104标准的远动控制协议的数据收集器。正因如此，Imtech公司选择使用能够应对此项及其他类似挑战的WAGO-I/O-SYSTEM 750系列产品。 

WAGO PLC同样承担着控制及监控蒸汽涡轮机和发电机站点的一部分控制任务。此项目中还应用了其它的I/O 模块，用于检测汽轮机的转速，机油压力和温度等数值。例如，标准模块适用于0 ... 20 mA和 4 ... 20 mA的模拟量信号；750-464特殊功能模块可通过Pt100传感器进行温度测量。

在对20 kV保护系统进行改造后，控制室的工作人员不仅可以监控酿酒厂的中压电网，而且还能监控每个站点低压侧的输出功率。在控制室中对能源供应进行监控使得运营商可以进行负荷管理。这样便可以避免在峰值负荷时向市政电力公司购电，进而显著降低能源成本。 

在低压侧对能源消耗值进行测量也利于系统的进一步优化。例如，一些站点的变压器可以在现有变压器能够满足能源需求时选择关闭。“能源越昂贵，越应该珍惜”，Baltes在谈及以上措施时解释道。“作为合作伙伴的WAGO公司始终为我们提供宝贵的经验”，Müller 总结说道。

撰文: Joachim Ledermann, WAGO 

图: WAGO