Redresseurs à haute intensité / High Duty Recifiers … · grande longueursur tous les matériaux...
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Redresseurs à haute intensité /High Duty Recifiers (HDR)SIPORECLa fiabilité qui vous permet d’atteindre le sommet
siemens.com/miningLikasi - 28 novembre 2017
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Redresseur à haute intensité (HDR)Applications
ƒ Cuivreƒ Zincƒ Nickelƒ Plombƒ Magnésiumƒ Aluminiumƒ Acier (ferreux, pas au plomb)
Production demétaux non ferreux parélectrolyse et dans des affineurs
Production deproduits chimiques
ƒ Chloreƒ Chlorate de sodiumƒ Soude caustiqueƒ Farineƒ Hydrogène, entre autres
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Principes d'électrolyseCuivre, zinc et aluminium
Minerai de cuivre
Sulfure de zinc(ZnS)
Bauxite
Minerais oxydés(qualités inférieures)
Minerais sulfurés(qualités supérieurs)
Extraction électrolytique(SX/EW)
Solution de lixiviationavec du cuivre impur
Solution électrolytiqueacideCuivre anodiqueFours
(1 000 oC)
Cathodesde cuivre
(99,99 % Cu)
Électrolyse (CC à haute intensité)
Grillage/Frittage(900 oC)
Oxyde de zinc(+ dioxyde de soufre-> acide sulfurique)
Solution de lixiviation Fusion /Moulage
Lingots dezinc
(99,99 %)
Four(1 200 oC)
Alumine(Al2O3)
Procédé de fusion(950 oC) Moulage
Lingotsd'aluminium
(99,99 %)
Fusion (CC à haute intensité)
Électrolyse (CC à haute intensité)
(env. 98 % Cu)(env. 96 % Cu)
(env. 70 % Cu)
(env. 20 %)
(env. 80%)
(env. 70 % Zn)
(sur 4 tonnes) (2 tonnes) (1 tonne)(env. 25 % Al)
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Le HDR d'un seul coup d'œil :De l’arrivée CA au jeu de barres CC
Principaux composants du HDR :
ƒ Transformateur(s) de redressement
ƒ Redresseur à haute intensité
(diodes ou thyristors)
ƒ Armoire de commande
ƒ Système de refroidissement
En option (selon les besoins) :
ƒ Arrivées des transformateurs
ƒ Séparateurs cc
ƒ Jeux de barres cc
100 ... 1 500 Vcc
Systèmede contrôle-commande
Système derefroidissement
Transformateursde redressement
Redresseur
6 ... 220 kVca
Arrivées
Séparateurs cc10...120 kA ccpar groupe
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Le HDR d'un seul coup d'œil :De l’arrivée CA au jeu de barres CC
100 ... 1 500 Vcc
Systèmede contrôle-commande
Système derefroidissement
Transformateursde redressement
Redresseur
6 ... 220 kVca
Arrivées
Séparateurs cc10...120 kA ccpar groupe
ƒ Plans d'installation et calculs techniques
ƒ Plans d'installation et calculs mécaniques(statique)
ƒ Génie matériel
ƒ Génie logiciel
ƒ Gestion de projet
ƒ Réglage en courant CC
ƒ Essai de réception en usine (FAT)
ƒ Supervision du montage
ƒ Mise en service
ƒ Services, révisions et pièces de rechange
ƒ Études de site (harmoniques,compatibilité électromagnétique)
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Redresseur à haute intensitéNos compétences
ƒ Plans d'installation et calculs techniques
ƒ Plans d'installation et calculs mécaniques(statique)
ƒ Ingénierie Hardware
ƒ Ingénierie Software
ƒ Gestion de projet
ƒ Réglage du courant CC
ƒ Essai de réception en usine (FAT)
ƒ Supervision du montage
ƒ Mise en service
ƒ Services, révisions et pièces de rechange
ƒ Études auxillaires (harmoniques,compatibilité électromagnétique)
100 ... 1 500 Vcc
Alarme de surveillancedu système
de contrôle-commande
Système derefroidissement
Transformateursde redressement
Transformateurs
6 ... 220 kVca
Peigne d'alimentationentrant
Séparateurs CC10...120 kAccpar groupe
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Redresseur à haute intensitéTypes de redresseurs (plateformes)
Redresseur horizontal - SIPOREC Hƒ Configurations disponibles :ƒ À 6 impulsions ou 12 impulsionsƒ Connexion en pont ou étoile double
ƒ Courant continu jusqu'à 30 kA (conn. enpont) ou 80 kA (étoile double) parchassîs
Redresseur vertical SIPOREC Vƒ Configurations disponibles :ƒ À 6 impulsions ou 12 impulsionsƒ Connexion en pont ou étoile
doubleƒ Courant continu jusqu'à
100 kA par chassîs
SIPOR
EC=
Siemens
PowerR
ectifier[redresseurd'alimentation
Siemens],V
=vertical,H
=horizontal
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Redresseur à haute intensitéSIPOREC V – Structure verticale autoportante
Ici :• par ex. 1 000 Vcc / 50 kA• 48 thyristors 4"
et fusibles
2m
Dim. approx.
Jeu de barres CC(côté CA derrière)
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Redresseur à haute intensitéSIPOREC H – Structure à châssis horizontal
2m
Dim. approx.
Côté CA
Côté CC
Ici : SIPOREC H1• par ex. 300 Vcc / 60 kA• 72 thyristors 3,5"
et fusibles
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Redresseur à haute intensitéSIPOREC CC - Système de contrôle-commande
ƒ SIPOREC CC est un système de contrôle-commande entièrement numérique quiprend en charge les redresseurs commandés par thyristors ainsi que lessystèmes à base de diodes.
ƒ Application : groupes redresseurs neufs et modernisation
ƒ Grâce à sa conception flexible, le système SIPOREC CCpeut être adapté à pratiquement n'importe quel systèmeredresseur. Le fabricant d'origine et l'annéede fabrication jouent un rôle plutôt secondaire.
ƒ Autres points forts :
ƒ Jeu complet de fonctions pour laprotection du système redresseur
ƒ Système de mesure d'intensité CC intégré (Siemens)
ƒ Fonctions de diagnostic intégrées avec services de télémaintenance par VPN
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Redresseur à haute intensitéSIPOREC CC - Système de contrôle-commande
Avantages clairs :ƒ Ensembles de services complets
disponibles dans le monde entierƒ Protection de l'investissement grâce
au développement permanent de produitscompatiblesƒ Interfaces de communication compatibles
basées sur des standards ouvertsƒ Nombreux composants déjà stockés
par un grand nombre de clients
Bien que les HDR soient des équipements hautement spécialisés,Siemens utilise des composants industriels standard chaque fois que c'est utile.
Le système SIPOREC CC tire parti de la gamme d'automates programmables leaderdu marché SIMATIC S7 et de la technologie SINAMICS DCM.
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Redresseur à haute intensitéSIPOREC CC - Système de contrôle-commande
2,20
m
2,40 m
SINAMICS DCM(maître CC pour contrôle-
commande en boucle fermée)
Système de mesured'intensité CC
(Siemens)
SIMATIC S7(contrôle-commandeen boucle ouverte)
Relais de protection (option)et mesure d'intensité CA
1
2
3
4
6
2
3
3
4
Contacteurs,disjoncteurs,
relais de protection
6
5 Panneau de commande
5
1
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Redresseur à haute intensitéUnité de refroidissement standardisé
Principales caractéristiques et fonctionnalités due l’unité derefroidissement :
ƒ Structure compacte coordonnée avecles autres composants du HDR
ƒ Intégration de capteurs multiples poursurveiller les circuits d'eau
ƒ Circuit d'eau déminéralisée étanchesans surpressionƒ Échangeurs de chaleur adaptables à la
qualité de l'eau brute
ƒ Capacité supplémentaire prévue pour compenserles conséquences de l'encrassement
ƒ Disponible en version à haute fiabilité avec deux pompes et deuxéchangeurs de chaleur (illustration)
Les hautes capacités de surcharge et l'utilisation de composants de grande qualitéassurent un refroidissement efficace et un intervalle de maintenance réduit
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Redresseur à haute intensitéPoste de refroidissement standardisé
1,5
m
2,0 m
Dim. approx.
Échangeur de chaleur
Pompe
Tableau decommande local
1
2
31 1
2 2
3
Circuit d'eaudéminéralisée4
4
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Présentation rapide des caractéristiques etfonctionnalités du redresseur renfotcé
ƒ Agencement de jeu de barres à haute fiabilitébasé sur l'utilisation de connexions enaluminium soudées, de lignes de fuite degrande longueur sur tous les matériauxisolants et d'entrefers larges entre les piècesde potentiels différents
ƒ Nickelage de toutes les surfaces de contact enaluminium, permettant d'obtenir une résistanceohmique stable à long terme sur toute lasurface de contact
ƒ Refroidissement efficace avec des capacitésde surcharge élevées et une périodicité demaintenance réduite
ƒ Répartition uniforme de la température dansl'ensemble du chassîs redresseur grâce àl'utilisation d'un nombre adéquat de circuits derefroidissement disposés de façonappropriée
ƒ Conception « Fail Safe» sans éléments mis à laterre autre que le châssis. Isolation de la terre àl'aide d'isolateurs de 10 kV (20 kV en option)
ƒ Séparation minutieuse des phases au moyende boucliers isolants à base de matériauininflammable, conformément auxrecommandations de la CEI
ƒ Encombrement limité et exigences au niveautravaux des fondations réduits.
ƒ Conception compacte : redresseur, à proximitéimmédiate du transformateur, pour un rendementélevé et un facteur de puissance optimal grâceà des connexions courtes avec le jeu de barresCA
Les redresseurs SIPOREC incarnent les dernières avancées en matièrede génie électrique et mécanique, et présentent notamment les
caractéristiques et fonctionnalités suivantes :
En conformité avec les normes européennes suivantes :DIN EN 60076 (VDE 0532), DIN EN 61378 (VDE0532, partie 41), DIN EN 60146 (VDE 0558),DIN EN 50178 (VDE 0160), DIN EN 60664 (VDE 0110), DIN EN 60439 (VDE 0660)
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Redresseur à haute intensité SiemensAvantages pour les clients
ƒ Haute fiabilité des systèmes Siemens
ƒ Haut rendement des systèmes Siemens
ƒ Un interlocuteur pour l'ensemble du système HDR
ƒ Solution à guichet unique
(coordination interne Siemens)
ƒ Systèmes sans programme de maintenance à long terme
ƒ Facilité d'accès aux composants en cas de remplacement
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Redresseur à haute intensitéGestion du cycle de vie du produit
• Les principaux composants du HDR ont été améliorés graduellement au cours
des 30 dernières années sur la base des commentaires reçus et de
l'expérience pratique.
• Aujourd'hui, Siemens offre des applications HDR d'une très grande fiabilité.
• Le cycle de vie des applications de redressement est très long ; les
redresseurs sont construits pour fonctionner au moins pendant 20 à 30 ans.
• Le cycle de vie du système de contrôle-commande (SIPOREC CC) est
d'environ 10 à 15 ans.
• Les secteurs d'activité qui utilisent des applications HDR sont relativement
conservateurs en raison de la fiabilité d'alimentation en courant continu
requise par leur production/ processus.
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Redresseur à haute intensitéExploitation et maintenance
Après installation et mise en service :
ƒ Exploitation 365/24/7
ƒ Périodicité de maintenance annuelle réduite
ƒ pour mesures d'isolement et contrôles visuels (conduites de refroidissement par eau, etc.)
ƒ Arrêt de 5 à 10 jours tous les 5 à 7 ans pour
ƒ mesures, remplacement des semi-conducteurs (le cas échéant), remplacement des conduites de
refroidissement par eau, nettoyage des contacts, etc.
ƒ Contrats de maintenance disponibles
ƒ Services de télémaintenance Siemens (SRS) par Internet/VPN disponibles
ƒ Les principales interventions de maintenance peuvent être realisées par notre division « Services
après vente (CS) » locale.
ƒ Assistance possibe par des experts internationaux pour des entretiens /réparations de grande
envergure …
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Nos réalisations1960 - 2017
Secteur cible Installations Groupes Redresseur
Aluminium 93 315
Cuivre 66 90
Zinc 35 63
Chlore 197 328
Secteurs cibles 391 796
Autres applications 112 186
(hydrogène, graphitisation, magnésium, nickel, etc.)
Total des installations 503 982
Total des groupes redresseurs installés entre 1960 et 2017 :environ 1 000
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Redresseur à haute intensitéNouvelles installations depuis 20031 sur 2
2011Cuivre1 système redresseur, 24 kAFinlandeBoliden
2011Cuivre1 système onduleur réversible, 50/10 kAAutricheMontanwerkeBrixlegg
2008-2010Graphite1 groupe redresseur, 60 kAAllemagneSGL Carbon
2011Zinc3 groupes redresseurs, 3x 26 kAAsturiana de Zinc
2011Zinc1 groupe redresseur, 130 kAEspagneAsturiana de Zinc
2008-2010Zinc1 groupe redresseur, 130 kAEspagneAsturiana de Zinc
2007-2009Zinc1 groupe redresseur, 200 kABulgarieOCK
2007-2009Chlore1 groupe redresseur, 33 kAIsraëlDead SeaBromine
2007-2008Chlore3 groupes redresseurs, 3x 54 kAAllemagneBayer
2006-2008Cuivre1 groupe redresseur, 42 kABulgarieCumerio
2006-2008Zinc3 groupes redresseurs, 3x 26 kAEspagneAsturiana de Zinc
2006-2007Zinc2 groupes redresseurs, 2x 42 kAMexiqueIMMSA
2003-2005Chlore5 groupes redresseurs, 5x 34 kABelgiqueTessenderloChemie
DateApplicationÉtenduePaysClient
2012/2013Zinc1 système redresseur, 110 kANorvègeBoliden Odda
2013/2014Chlore1 système redresseur, 25 kAAllemagneCABB
Espagne
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Redresseur à haute intensitéNouvelles installations depuis 20032 sur 2
DateApplicationÉtenduePaysClient
2015/2016Chlore4 systèmes redresseurs, 4x 16 kARép. tchèque.Spolchemie
2014/2015Zinc5 systèmes redresseurs, 5x 26 kAEspagneAsturiana de Zinc
2015/2017Aluminium6 systèmes redresseurs, 6x 105 kANorvègeHydro Aluminium
2016/2017Chlore2 systèmes redresseurs, 6x 16,5 kAÉmiratsarabesunis
Emirates Chem.Factory
2016/2017Zinc1 système redresseur, 1x 42 kAMexiqueIMMSA Mexico
2017/2018Chlore2 systèmes redresseurs, 2x 20 kASlovaquieFortischem
2017/2018Chlore2 systèmes redresseurs, 2x 17 kABelgiqueTessenderloChemie
2017/2018/19Chlore2 systèmes redresseurs, 2x 72 kAAllemagneDOW Chemicals
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Redresseur à haute intensitéModernisation du système de contrôle-commande depuis 20021 sur 2
2011-2012Chlore2 systèmes de contrôle-commandeIndonésieRAPP
2010Chlore3 systèmes de contrôle-commandeAllemagneDow
2010Chlore1 système de contrôle-commandeNorvègeBorregard
2006 -2007Aluminium6 systèmes de contrôle-commandeNorvègeHydro, Karmoy
2010Acier4 systèmes de contrôle-commande (pouronduleur réversible)AllemagneSaarschmiede
2010Zinc3 systèmes de contrôle-commandePologneZGH Boleslaw
2011Chlore1 système de contrôle-commandePays-BasSabic
2008-2009Graphite1 système de contrôle-commandeAllemagneSchunk
2007-2008Aluminium1 système de contrôle-commandeAllemagneHydro, Neuss
2007-2008Cuivre1 système de contrôle-commande(pour onduleur réversible)AutricheMW Brixlegg
2006-2007Chlore2 systèmes de contrôle-commandeAllemagneSolvay
2006-2007Cuivre2 systèmes de contrôle-commandeFinlandeBoliden
2005-2006Zinc4 systèmes de contrôle-commandePays-BasZinifex
2005Chlore2 systèmes de contrôle-commandeIndonésieRAPP
2005Chlore2 systèmes de contrôle-commandeAllemagneBASF
2004Chlore1 système de contrôle-commandeAllemagneDow
2003Graphite1 système de contrôle-commandeAllemagneSchunk
2002Chlore3 systèmes de contrôle-commandeAllemagneSolvay
DateApplicationÉtenduePaysClient
2011/2012Nickel1 système de contrôle-commandeFinlandeNorilsk Nickel
Page 23 PD SLN MN28/11/2017Page 23 PD SLN MNRG Copyright © Siemens AG. Tous droits réservés.
DateApplicationÉtenduePaysClient
2014/2015Cuivre1 système de contrôle-commandeBelgiqueAurubis Olen
2014/2015Chlore2 systèmes de contrôle-commandeIndonésieRAPP
2014/2015Chlore2 systèmes de contrôle-commandePays-BasSabic
2014/2015Chlore1 système de contrôle-commandeAllemagneCABB
2014Chlore2 systèmes de contrôle-commandeBelgiqueSOLVIC S.A.
2013/2014Chlore3 systèmes de contrôle-commandeAllemagneBAYER Leverkusen
2012Zinc2 systèmes de contrôle-commandeEspagneAsturiana de Zinc
2017/2018Chlore1 système de contrôle-commandeAllemagneCurrenta Dormagen
Redresseur à haute intensitéModernisation du système de contrôle-commande depuis 20021 sur 2
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Redresseur à haute intensitéRéférence client Bayer Uerdingen, Allemagne – Phase d'essais
SIPOREC V
SIPOREC = Siemens Power Rectifiers (Redresseurs d'alimentation Siemens)
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Redresseur à haute intensitéRéférence client Bayer Uerdingen, Allemagne – Installation
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Redresseur à haut renforcéRéférence client Tessenderlo Chemie - Installation
SIPOREC H
Jeu de barres CC flexibleen aluminium
SIPOREC = Siemens Power Rectifiers (Redresseurs d'alimentation Siemens)
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Redresseur à haute intensitéRéférence client IMMSA – Phase d'essais
SIPOREC HJeux de barres CA
SIPOREC = Siemens Power Rectifiers (Redresseurs d'alimentation Siemens)
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Redresseur à haute intensitéDétails de construction
Plaques de raccordement
à base d’un alliage
d'aluminium spécial,
soudées directement aux
jeux de barres des
thyristors pour un contact
optimal
Dessin 3D SIPOREC H
SIPOREC = Siemens Power Rectifiers (Redresseurs d'alimentation Siemens)
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Redresseur à haute intensitéDétails de construction
Jeu de barres CC
SIPOREC H
SIPOREC = Siemens Power Rectifiers (Redresseurs d'alimentation Siemens)
Surface d'aluminium nickelée
Nickelage des composants tels que les fusibles,les semi-conducteurs et les
dissipateurs thermiques, ainsi que detoutes les surfaces de contact en aluminiumpour obtenir une résistance ohmique stableà long terme sur toute la surface de contact.
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Redresseur à haute intensitéDétails de construction
Dessin 3D
SIPOREC H
SIPOREC = Siemens Power Rectifiers (Redresseurs d'alimentation Siemens)
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Redresseur à haute intensitéDétails de construction
SIPOREC H, Connexions CASIPOREC = Siemens Power Rectifiers
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Redresseur à haute intensitéDétails de construction
SIPOREC VConnexions CA
SIPOREC = Siemens Power Rectifiers
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Redresseur à haute intensitéDétails de construction
ƒ Refroidissement à eau direct dessemi-conducteurs et des fusibles aumoyen de barres et de boîtes derefroidissement de conceptionspécialeƒ Barres de refroidissement en acier
trempé pour refroidissement àcontrecourantƒ Entretien simplifié grâce à la facilité
d'accès aux composants essentielscomme les diodes / thyristors,fusibles, etc.ƒ Sécurité passive grâce à l'utilisation
de plaques isolantes entre les phaseset entre les semi-conducteursindividuels
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Redresseur à haute intensitéDétails de construction
SIPOREC = Siemens Power Rectifiers (Redresseurs d'alimentation Siemens)
Semi-conducteur
Semi-conducteur
Fusible
Fusible
Jeu de barres CCavec canal de refroidissement
Connexions CA en cuivre
vers le transformateur
Connexions CA en cuivrevers le transformateur
Dissipateur thermique
Dissipateur thermique
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Redresseur à haute intensitéDétails de construction
SIPOREC = Siemens Power Rectifiers
Press-Pack SIPOREC V
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Redresseur à haute intensitéOption : Test combiné – transformateur + redresseur
Page 37 PD SLN MN28/11/2017Page 37 PD SLN MNRG Copyright © Siemens AG. Tous droits réservés.
Redresseur à haute intensitéTransformateurs de redressement
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Redresseur à haute intensitéCorrection du facteur de puissance, filtre anti-harmonique