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高压变频在沈鼓集团齿轮压缩机测试平台上的应用
信息来源:    发布日期:2015-12-14

一、序言

沈阳鼓风机(集团)有限公司(简称沈鼓集团)是国有大型一类企业,其前身沈阳鼓风机厂始建于1934年,1952年国家投资170万元进行扩建改造,成为全国第一个风机专业制造厂,2003年整体转制为沈阳鼓风机(集团)有限公司。20045月,根据国家振兴东北老工业基地的战略,按照省市区政府的统一部署,沈鼓集团凭借品牌和管理优势对沈阳水泵股份有限公司、沈阳气体压缩机股份有限公司进行了战略重组和重大技术改造,组建新的沈鼓集团。新建成的沈鼓集团位于辽宁省沈阳市经济技术开发区,总投资20亿元,占地面积80万平方米,员工总数5700余人,资产总额96亿元。

随着沈鼓集团齿轮公司整体组装式压缩机逐年递增,试车能力不适应发展需要的矛盾日益凸显。为此在齿轮公司新建试验台,新建试车台选用荣信高压变频为主驱动器,配有相应的自动控制系统(电控、PLC控制)、故障诊断分析系统及润滑油站,试验最大功率3200KW,电压6KV,具备SVK40以下、GM75以下机械运转试验及SVK20以下开式性能试验能力。

1 压缩机实验平台

 

二、齿轮压缩机测试台对高压变频技术要求

a)   电机为变频电机,频率范围为20—60Hz(对于2极电机达到3600rpm,对于4极电机达到1800rpm,50—60Hz之间为恒功率段。要求高压变频输出频率范围在20—60Hz。

b)   齿轮压缩机测试台试车,需要频繁启动,要求高压变频能够满足频繁启动要求。

c)   电机功率为3200kW ,电网电压6kV/10 kV。

d)   齿轮压缩机测试台高压变频装置配有手自动旁路功能。

e)   齿轮压缩机测试台高压变频装置配有本地、远程控制功能?稍诟哐贡淦灯鞅咎迤舳,也可在主控制室实现远程启动。

f)    齿轮压缩机测试台高压变频器可以带四台测试台,其中两台测试台为6kV/3200 kW,另外两台为10kV/3200 kW6kV/3200 kW产品压缩机测试台各一台。通过切换柜可以在四台测试台间进行切换。同一时间只带一台测试台运行。产品压缩机测试台通过变频器启动到50Hz后并网到工频运行。

三、高压变频技术方案

 

系统采用一带二系统配置方式。一台高压变频带两台测试台电机,同一时间只拖动一台测试台电机运行,变频器功率大冗余设计?梢酝ü没У募锌刂葡低郴虮净僮魇迪挚昭够馐韵低车钠/停。保证测试台系统稳定运行。具体系统方案如下图所示:

2变频调速系统方案图

开关说明:

QS1、QS2为隔离开关。

KM1、KM2、 KM3为真空接触器。

QF为高压电源进线柜(用户现场设备)。

运行方式11#测试系统变频运行

变频运行时,QF、KM1、KM2、QS1闭合, KM3、QS2分开,1#测试系统通过变频器拖动运行,这时候工频不能投入运行。

运行方式12#测试系统变频运行

变频运行时,QF、KM1、KM3、QS2闭合,KM2、QS1分开,2#测试系统通过变频器拖动运行,这时候工频不能投入运行。

系统闭锁关系:

(1) KM2KM3之间设有互锁,保证变频器同一时间只带一套测试系统运行,不会出现KM2KM3同时闭合的情况,不会出现误操作,造成变频器同一时间带两套测试系统运行现象,损坏设备,确保了切换的安全;

(2) 变频调速系统可以进入远程操作系统,通过本机/远程选择开关实现本地、远程两地操作;

四、荣信高压变频实验平台技术特点

4.1频繁起停,间歇式工作制

试验站用于设备性能检测,每台设备测试需要重新启停,测试设备量多,那么就需要频繁启停试验台;由于产品生产有一定的周期性,与生产计划相适应,在某段时间内,试验台无试验任务,不具有连续性工作性,属于间歇式工作制。试验台的这种工作特点决定了作为试验台电源的高压变频具有耐频繁启动,高电压电流频繁电气冲击的能力。针对试验台这种工作特点,荣信公司根据多年来试验站高压变频研发应用经验研发制造了专门用于试验站的高压变频器,具有如下特点:

n  荣信公司试验站专用高压变频的直流环节储能器件选择电力电容。电力电容在抗电气冲击性能、使用寿命耐压等级等诸多性能都远优于电解电容。彻底解决了电解电容在设备频繁起停时因频繁充放电造成的电容值衰减严重而引发的设备故障。

n  采用预充电电路设计,避免了高压上电时对电容的大电流、过电压等电气冲击。避免了频繁启停时,对变频本身、上级高压设备及测试设备的电气冲击。

n  间歇工作时,即使变频器;挥贸ご锛父鲈乱膊恍枰ㄆ谕ǖ缁罨(若电解电容变频设备则在长时间;挥檬北匦虢卸ㄆ谕ǖ缁罨缃獾缛,否则电解电容内电解液会长时间不通电而出现问题,使设备故障率增加)。大幅度减少了变频器设备维护工作量.

4.2低速大转矩,大转动惯量

试验站测试设备要求试验站电源具有启动性能好,低速大转矩,转动惯量大等特点。而一般通用性高压变频器为V/F控制方式,低速性启动性能差,低速时输出转矩小,不能满足试验站电源要求。

荣信试验站专用高压变频器采用矢量控制方式,具有良好的启动性能,启动力矩可达额定转矩的2倍;低速输出大转矩,过载能力强等优点,是为试验站用高压变频电源量身定制的专用高压变频器。

4.3适应低温高湿环境下频繁启动

由于试验站是间歇式工作制特点,会出现在冬季(考虑到沈阳冬季气温较低情况)较低温情况下启动的情况。由于变频器本身功率器件工作时会耗散一部分电能并转化为热能散发出去,功率器件温度较高。启动过程中,器件本身温度较高,与环境温度温差较大,在湿度较高的情况下会在线路板功率器件等部位出现结露冷凝现象。

通用型高压变频器在大量的水珠冷凝时会造成器件短路、绝缘降低、电路板氧化腐蚀、接触不良、电解电容低温下容量降低等现象,设备工作稳定性、可靠性降低等后果。

n  防凝露自动控制设计。在低温启动时,检测环境温度及湿度,当环境温湿度达到启动预加热回路设定值时,启动预加热回路给设备预加热,使高压变频器内部环境温度和器件、电路板温度温差较小,避免出现结露冷凝现象。

n  功率单元及电路板在出厂前做低温结露试验,保证出厂设备具有较高的耐低温高湿性能。

n  电路板性能测试完成后做三防漆处理,保证电路板具有防静电、防尘、防湿性能,具有高稳定高可靠的工作性能。

 

 

 

五、结论

试车台采用变频启动后,取代原有耦合器带变速机的启动方式,不仅能够节省大量试车设备,减小台位占地面积,而且有效缩短机组铺装找正时间,提高产品试车合格率。现场安装LED显示屏,实时显示机组运行状况,有利于确保试车全过程的安全性、可靠性。

 

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