Transformateur d'alimentation électrique

de puissancesecimmergé

Description générale
Le renfort électrique est utilisé depuis de nombreuses années dans l'industrie verrière. À l'origine, la plupart des boosters étaient installés uniquement pour augmenter la production du four. Aujourd'hui, le renfort électrique offre plusieurs avantages : augmentation de la production, amélioration de la qualité du verre et meilleure efficacité du système de combustion des carburants fossiles.

Avantages

• Augmentation du rendement du four
• Qualité du verre améliorée et stable
• Meilleure efficacité du système de combustion fossile
• Amélioration des gradients thermiques dans le foyer
• Réduction du temps lors des changements de couleur
• Plus grande flexibilité du four lors des variations de tirage

Types de systèmes booster
Chaque système booster est adapté au type de four et aux exigences du client. Glass Service propose des systèmes incluant :

• Booster en fin de fusion pour augmenter la production
• Booster barrière thermique pour stabiliser les courants de convection
• Booster de raffinage
• Booster de gorge utilisé lors de la montée en température et en condition de faible tirage

Étendue de la fourniture
Chaque système fourni par Glass Service peut être livré en système autonome ou intégré au système de contrôle du four. Les équipements fournis pour le booster électrique comprennent :

• Transformateur(s) de puissance
• Tableau de commande
• Électrodes et porte-électrodes
• Système de refroidissement eau des porte-électrodes
• Refroidissement d'urgence par air
• Câbles et connecteurs

Booster de fusion
Lorsqu'il est installé pour augmenter la production, le booster de fusion peut normalement fournir environ +30 % au-delà du verre fondu par la combustion fossile. Les boosters électriques sont recommandés dans les fours à verre coloré pour maintenir la température au fond. Les électrodes du booster de fusion peuvent être installées dans les parois latérales ou au fond du four (préférence pour les électrodes de fond afin de minimiser la corrosion des blocs de paroi). Puissance installée typique : 400 à 1200 kVA, des systèmes plus importants étant possibles selon l'économie et le coût de l'électricité.

Booster barrière thermique
Le booster barrière renforce et fixe le courant de convection au point chaud du four et augmente la température dans la zone avant. La convection améliorée crée une barrière face à la charge, améliorant la couverture de la charge et la qualité du verre. La puissance installée peut varier de 200 à 1000 kVA suivant la taille et la géométrie du four. La technologie de pilotage est généralement à thyristors avec transformateur sec ; dans certains cas, un changeur de prises sous charge (OLTC) est utilisé. La connexion est généralement triphasée avec des électrodes positionnées pour un équilibrage des charges. Les électrodes sont des tiges de molybdène avec porte-électrodes refroidis par eau. La puissance de la barrière est limitée par la température du fond du four, la température du verre et la température des électrodes.

Booster de gorge
Les boosters de gorge sont utilisés pour le chauffage de la gorge du four ou pour le maintien de la température. Recommandés pour les fours à raffineur profond et pour les verres colorés ou spéciaux. Puissance installée typique 30–70 kVA. Technologie de pilotage : thyristor et transformateur sec basse tension monophasé (ex. 400 Vac). Les électrodes sont en molybdène avec porte-électrodes refroidis par eau.

Technologie des transformateurs
La technologie des transformateurs dépend de la taille de l'installation. Pour les petites installations : technologie thyristor avec transformateur sec. Pour les grandes installations : transformateur haute tension, rempli d'huile, avec changeur de prises sous charge (OLTC). Les caractéristiques OLTC incluent une sortie sinusoïdale propre, une plage d'entrée moyenne tension (env. 4 000–20 000 V), plage de puissance 400–1200 kVA, régulateur de sortie à plusieurs pas (ex. 21–29 pas), plage de sortie ~80–300 V, diverses options de connexion primaire/secondaire, types de refroidissement (ONAN ou ONWF) et protections standard (relais Buchholz, contrôle température huile/eau). Avantages OLTC : longue durée de vie, haute efficacité énergétique, forme d'onde de sortie propre, câblage réduit sur site, longue durée de fonctionnement sans maintenance.

Types de circuits et d'entraînement
Type de circuit avec transformateur à changeur de prises sous charge (OLTC) : sortie sinusoïdale propre, longue durée de vie du transformateur, haute efficacité, pas d'obsolescence. Type de circuit unité thyristor (TU) : utilisé pour les boosters basse puissance (30–400 kVA) ; moins cher à installer que l'OLTC. Caractéristiques TU : plage de tension d'entrée 220–600 Vac, sortie 80–300 Vac, plage de puissance 20–600 kVA par transformateur, transformateur sec avec sélection multi-tensions secondaire et capteur de température, régulation continue de puissance, diverses options de connexion (triangle ouvert/fermé, connexions spéciales).

Système de contrôle
Glass Service fournit un système de contrôle dédié basé sur DCS (Honeywell HC900) capable de gérer des boosters OLTC ou TU thyristor. Le système de contrôle gère :

• PID puissance booster ou PID courant booster
• Tension d'entrée
• Tension de sortie
• Valeur de courant pour chaque électrode
• Valeur de température pour chaque électrode
• Surveillance courant de terre et tension
• Surveillance du refroidissement par eau pour chaque électrode
• Alarmes transformateur et alarmes thyristor
• Stratégies en conditions d'urgence

L'IHM peut être un panneau tactile local ou un SCADA central sur PC. Tous les paramètres et variables de processus sont contrôlés et enregistrés pour l'analyse process.

Refroidissement par eau
Chaque booster dispose d'un circuit de refroidissement eau dédié pour alimenter les porte-électrodes avec un système spécial de contrôle de débit et de surveillance. Le débit est contrôlé manuellement ; faible débit ou élévation de température sont détectés par capteurs et pressostats. Le contacteur de débit est conçu pour une grande fiabilité et une maintenance simple.

Porte-électrodes
Glass Service a développé un porte-électrode haute fiabilité pour électrodes en molybdène. Principales caractéristiques :

• Double circuit de refroidissement : refroidissement eau principal et refroidissement air secondaire/d'urgence
• Thermocouple (type K) pour détection de la température tête
• Tête usinée en un seul bloc
• Raccords de refroidissement tubulaires soudés au laser
• Température max tête 1000°C ; température de service recommandée max 800°C
• Consommation eau de refroidissement env. 5 l/min
• Température max eau 35°C ; pression d'exploitation 2–4 bar
• Installation horizontale ou verticale
• Porte-électrodes fournis pour diamètres d'électrode : 1.50, 2.0, 3.0 et 4.0 inch
• Accessoires : tubes de refroidissement à haute résistance électrique, supports mécaniques et isolation électrique, supports d'urgence pour installation en fond, vannes eau et air, raccords

Caractéristiques techniques

• Type d'électrode : tiges en molybdène
• Puissance installée booster de fusion : typ. 400–1200 kVA (plus grande possible)
• Puissance booster barrière thermique : typ. 200–1000 kVA
• Puissance booster de gorge : typ. 30–70 kVA (monophasé)
• Technologies d'entraînement : thyristor + transformateur sec ; OLTC (transformateur huile avec changeur de prises sous charge)
• Entrée transformateur : moyenne tension (env. 4 kV–20 kV) pour systèmes OLTC
• Plage puissance transformateur : typ. 400–1200 kVA (OLTC), 20–600 kVA par transformateur (TU)
• Plage tension de sortie : env. 80–300 V (selon configuration)
• Phases : principalement triphasé (charge équilibrée) ; boosters de gorge souvent monophasés
• Refroidissement : refroidissement porte-électrode par eau + refroidissement air d'urgence ; circuit eau dédié avec surveillance débit/pression/température
• Caractéristiques porte-électrode : conso eau env. 5 l/min ; température max tête 1000°C ; température de service max 800°C ; pression eau 2–4 bar ; temp. max eau 35°C
• Contrôle : DCS Honeywell HC900, IHM locale ou SCADA central ; fonctions : contrôle PID, surveillance tensions/courants/températures, alarmes et stratégies d'urgence
• Installation : rétrofit possible sur four en service