利德華福高壓變頻器系統(tǒng)在同步電動機上的實際應(yīng)用
摘要:高壓同步電動機以其功率因數(shù)高、運行轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、低轉(zhuǎn)速設(shè)計簡單等優(yōu)點在高壓大功率電氣驅(qū)動領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用。但物理過程復(fù)雜、控制難度高的特點,一直制約著同步電機的變頻應(yīng)用。利德華福技術(shù)人員已于2006年4月底成功地將單元串聯(lián)多電平型高葉輪給煤機壓變頻器應(yīng)用于巨化股份公司合成氨廠的1000kW/6kV同步電動機上,本文將簡要介紹應(yīng)用的相關(guān)情況。
1大傾角皮帶輸送機.引言
高壓給料機同步電動機以其功率因數(shù)高、運行轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、低轉(zhuǎn)速設(shè)計簡單等優(yōu)點在高壓大功率電氣驅(qū)動領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用,如大功率風(fēng)機、水泵、油泵等。對于大功率低速負(fù)載,如磨機、往復(fù)式壓縮機等,使用多極同步電動機不僅可以提高系統(tǒng)功率因數(shù),更可以省去變速機構(gòu),如齒輪變速箱,降低系統(tǒng)故障率,簡化系統(tǒng)維護。
由于同步電機物理過程復(fù)雜、控制難度高,以往的高壓同步電機調(diào)速系統(tǒng)必須安裝速度/位置傳感器,增加了故板式喂料機障率,系統(tǒng)的可靠性較低。
單元串聯(lián)多電平型變頻器由于具有成本低,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)高,網(wǎng)側(cè)電流雙螺旋給料機諧波小,輸出電壓波形正弦、基本無畸變,可靠性高等特點,在高壓大容量異步電機變頻調(diào)速領(lǐng)域取得了非常廣泛的應(yīng)用。將單元串聯(lián)多電平型變頻器應(yīng)用于同步電動機將有效地提高同步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)的可靠性,降低同步電機變頻改造的成本,提高節(jié)能改造帶來的效益,同時也為單元串聯(lián)多電平型變頻器打開一個廣闊的新市場。利德華福的技術(shù)人員經(jīng)過大量的理論分析、計算機仿真和物理系統(tǒng)實驗,解決了同步電機起動整步等關(guān)鍵問題,已于2006年4月底成功地將單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器應(yīng)用于巨化股份公司合成氨廠的1000kW/6kV同步電動機上。以下將簡要介紹實際應(yīng)用中的主要技術(shù)問題。
2.同步電動機的工輸送網(wǎng)帶頻起動投勵過程
為了更好的說明同步電機的運行特點,先對同步工業(yè)輸送設(shè)備電機的工頻起動投勵過程進行簡要的介紹。
在電網(wǎng)電壓直接驅(qū)動同步電機工頻運行時,同步電動機的起動投勵是一個比較復(fù)雜的過程。當(dāng)同步電機電樞繞組高壓合閘時,通過高壓斷路器的輔助觸點告知同步電機的勵磁裝置準(zhǔn)備投勵。此時,勵磁裝置自動在同步電機的勵磁繞組上接入一個滅磁電阻,以防止勵磁繞組上感應(yīng)出高壓,同時在起動時提供一部分起動轉(zhuǎn)矩。石英石制砂機同步電機電樞繞組上電后,在起動繞組和連有滅磁電阻的勵磁繞組的共同作用下,電機開始加速。當(dāng)速度到達(dá)95%的同步轉(zhuǎn)速時,勵磁裝置根據(jù)勵磁繞組上的感應(yīng)電壓選擇合適的時機投入勵磁,電機被牽入同步速運行。如果同步電機的凸極效應(yīng)較強、起動負(fù)載較低,則在勵磁裝置找到合適的投勵時機之前,同步電機已經(jīng)進入同步運行狀態(tài)。在這種情況下,勵磁裝置將按照延時投勵的準(zhǔn)則進行投勵,即高壓合閘后15秒強行投勵。
3.變頻器驅(qū)動同步電動機時的起動整網(wǎng)帶輸送機步過程
用變頻器驅(qū)動同步電機運行時,使用與上述方式不同的起動旋振篩方式:帶勵起動。
在變頻器向同步電機定子輸出電壓之前,即啟動前,先由勵磁裝置向同步電機的勵磁繞組通以一定的勵磁電流,然后變頻器再向同步電機的電樞繞組輸出電振給料機適當(dāng)?shù)碾妷海饎与姍C。
同步電機與普通異步電機運行上主要的區(qū)別是同步電機在運行時,電樞電壓矢量與轉(zhuǎn)子磁極位置之間的夾角必須在某一范圍之內(nèi),否則將導(dǎo)致系統(tǒng)失步。在電機起動之初,這二者的夾角是任意的,必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)恼竭^程將這一夾角控制到一定的范圍之內(nèi),然后電機進入穩(wěn)定的同步運行狀態(tài)。因此,起動整步礦用振動篩問題是變頻器驅(qū)動同步電動機運行的關(guān)鍵問題。
變頻器驅(qū)動同步電動機的起動整步過程主煤粉輸送系統(tǒng)要分為以下幾個步驟:
第一步,勵磁裝置投勵。勵磁系統(tǒng)向同步電機的勵磁繞組通以一定的勵磁電錘式打砂機流,在同步電機轉(zhuǎn)子上建立一定的磁場。
第二步,變頻器向同步電機的電樞繞組施加一定的直流電壓,產(chǎn)生一定的定子電流。此時,在同步電機上產(chǎn)生一定的定子電流,并在定子上建立較強的磁場。轉(zhuǎn)子在定、轉(zhuǎn)子間電磁力的作用下開始轉(zhuǎn)動,使轉(zhuǎn)子磁極逐漸向定子磁可伸縮帶式輸送機極的異性端靠近。此時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向可能與電機正常運行時的轉(zhuǎn)向相同,也可能相反。
第三步,變頻器按照電機正常運行時的轉(zhuǎn)動方向,緩慢旋轉(zhuǎn)其施加在電樞繞組上的電壓矢量。隨著同步電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動和定子磁場的旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)子磁極將在某一時刻掠過定子的異性磁極,或者轉(zhuǎn)子磁極加速追上旋轉(zhuǎn)的定子磁極。此時,電機的轉(zhuǎn)子磁極被較強的定子磁極可靠吸引,二者間的角度經(jīng)過少量有阻尼的震蕩后,逐漸趨于一個較小的常量。至此,同步電機進入同步運行狀態(tài),整步過程完成。
第四步,變頻器按照預(yù)先設(shè)定的加速度和V/F曲線(即磁通給定),調(diào)節(jié)輸出電壓,逐漸加速到給定頻率。此時,同步電機的轉(zhuǎn)子角逐漸拉大到某一常值,然后電機轉(zhuǎn)子磁極在定子磁場的吸引下逐漸加速至期望轉(zhuǎn)速,同步電機起動過程完成。
在同步電機的起動整步過程中,定、轉(zhuǎn)子磁勢大小的選擇和各步驟間的切換是控制的關(guān)鍵問題。如果選擇過低的定子磁場,則定子磁極無法在第一次經(jīng)過轉(zhuǎn)子的異性磁極時,將其可靠吸牢,此后轉(zhuǎn)子經(jīng)過同性磁極間斥力的反向加速作用,在下一次經(jīng)過定子磁極時,二者將具有更大的相對速度,定子磁場更加無法有效牽引轉(zhuǎn)子磁極,最終將導(dǎo)致起動整步失敗。選擇過大的定子磁場可能導(dǎo)致同步電機的定子鐵心飽和,進一步導(dǎo)致變頻器輸出過電流,電機起動失敗。
較為典型的同步電機起動過程如下圖所示。
4.變頻器驅(qū)動同步電動機的穩(wěn)態(tài)運行與運行時的勵磁調(diào)節(jié)
由于變頻器驅(qū)動同步電機時使用無需安裝速度/位置傳感器的控制方法,而變頻器輸出波形為多電平PWM波形,與控制異步電機時的波形相同,因此在運行過程中,變頻器可以完全等效于一個正弦電壓源,無轉(zhuǎn)矩脈動,具有較高的可靠性。
由于同步電機的無功電流僅在電機和變頻器間流動,不進入電網(wǎng),因而無須對電機的勵磁電流進行精確的控制。一般可在電機運行的典型工況下,手動調(diào)節(jié)其勵磁電流,使變頻器的輸出電流最小,輸出功率因數(shù)近似為1,然后調(diào)速運行過程中維持該電流不變即可。對于需要在運行時實時調(diào)整勵磁電流的工況,變頻器可以實測其輸出給同步電機的無功功率,向勵磁裝置下達(dá)勵磁給定信號,調(diào)整勵磁電流。
5.同步電動機的故障滅磁
在正常停機時,變頻器先驅(qū)動同步電機減速至停機轉(zhuǎn)速,然后停止向電機的電樞繞組輸出電壓。在該轉(zhuǎn)速下,最大的勵磁電流在同步電機定子側(cè)感應(yīng)的電壓低于變頻器輸出側(cè)的長時間耐受電壓,因此在電機之后的自由滑行過程中,維持勵磁電流不會對設(shè)備造成危害,不需要即時滅磁。
在遇到故障時,如果僅停止向其電樞繞組供電,而維持其勵磁電流,則旋轉(zhuǎn)中的同步電機將持續(xù)地向其定子側(cè)發(fā)出三相交流電壓,危害設(shè)備安全,并可能造成事故的擴大。因此在遇到嚴(yán)重故障需要停機時,變頻器必須通知勵磁裝置進行滅磁。
同步電機滅磁的物理過程如下:
在滅磁之初,在勵磁裝置的作用下同步電機的勵磁電流迅速下降,但由于同步電機的主磁通無法突變,在阻尼繞組(起動繞組)上隨即感應(yīng)出較大的電流,此時旋轉(zhuǎn)中的同步電機向其定子機端(即變頻器輸出端)發(fā)出較高的三相交流電壓。隨后,阻尼繞組上的電流在阻尼繞組的內(nèi)阻上逐步衰減為零,同步電機發(fā)出的定子電壓也隨之逐步衰減。這一衰減過程一般為數(shù)秒鐘,因此變頻器的輸出端必須具有停機狀態(tài)下承受短時過電壓的能力。
6.巨化股份公司合成氨廠的現(xiàn)場應(yīng)用情況簡介
巨化股份公司合成氨廠始建于1959年,是浙江省重要的化肥生產(chǎn)基地和最大的甲醇、甲醛生產(chǎn)廠。此次進行變頻改造的是尿素車間的1號CO2活塞式壓縮機,其相關(guān)參數(shù)如下:
驅(qū)動壓縮機的是一臺1000kW/6kV同步電動機,其相關(guān)參數(shù)如下:
變頻器選用利德華福 HASVERT-S06/130同步電機變頻調(diào)速系統(tǒng),旁路方案選用一拖一手動旁路柜,如下圖所示。
工頻運行時,QS1、QS2斷開,QS3閉合,同步電機的起動、運行、停車過程按照原有邏輯進行。
變頻運行時,QS3斷開,QS1、QS2閉合,變頻器上電時,斷路器QF閉合,經(jīng)過約15秒延時后,勵磁裝置向同步電機投入勵磁電流,然后從現(xiàn)場向變頻器下達(dá)“啟動”命令,變頻器按照預(yù)設(shè)的邏輯向同步電機輸出電壓,同步電機起動。
變頻停機時,從現(xiàn)場向變頻器下達(dá)“停機”命令,變頻器驅(qū)動同步電機減速至停機頻率,然后停止輸出電壓。最后在現(xiàn)場分?jǐn)鄶嗦菲鱍F,由其輔助觸點通知勵磁裝置滅磁,滅磁完成后關(guān)閉勵磁裝置電源。
遇到故障時,變頻器在停止電壓輸出的同時,立即分?jǐn)鄶嗦菲鱍F,由其輔助觸點通知勵磁裝置立即滅磁。
7.小結(jié)
單元串聯(lián)多電平型變頻器在同步電動機上應(yīng)用的成功實現(xiàn),擴展了高壓變頻器產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域,也擴大了國家能源節(jié)約政策的實現(xiàn)途徑,為我國建設(shè)節(jié)約型社會提供了更多的技術(shù)保障。
相關(guān)資訊
- 伸縮器的構(gòu)造及特點
- 立窯除塵技術(shù)現(xiàn)狀與電除塵技術(shù)的發(fā)展
- 板式給料具有哪些優(yōu)缺點呢
- 機械類常用英語:焊接用語
- 寶山鋼鐵14套圓盤給料機招標(biāo)采購公告
- 我國機械制造業(yè)管理信息化的特點及發(fā)展趨勢
- 超越傳統(tǒng)工藝的現(xiàn)代加工技術(shù)
- “氧化鋅納米線發(fā)電機”研制成功,再掀納米電源研究熱潮
- 聚丙烯酰胺應(yīng)用于哪些方面
- 金屬蝕刻工藝流程詳解
相關(guān)產(chǎn)品
- 礦山輸送機械
- 埋刮板輸送機是輸送粉塵狀、小顆粒及小塊狀等物料的連續(xù)運輸設(shè)備,可以水平、傾斜輸送,輸送物料時,刮板鏈條全埋在物料之中。本機具有結(jié)構(gòu)簡單,使用可靠,造價低廉,輸送距離長,并能輸送灼熱物料等優(yōu)點,是常用的礦山輸送機械。
- 裝車輸送機
- 裝車輸送機普遍應(yīng)用于港口、碼頭、車站、機場、倉庫、礦山、郵電、電器、輕工、食品等行業(yè)。
- 大傾角波紋擋邊輸送機
- 大傾角波紋擋邊輸送機是散狀物料連續(xù)輸送設(shè)備,采用的是具有波紋擋邊和橫隔板的輸送帶廣泛用于煤炭、糧食、建材、化工、水電和冶金等部門。
- 大傾角皮帶輸送機
- 大傾角皮帶輸送機可用于煤炭、化工、建材、冶金、電力、輕工、糧食、港口、船舶等行業(yè)。
- 管狀帶式輸送機,管狀輸送機
- 管狀帶式輸送機可廣泛應(yīng)用于電力、建材、化工、礦山、冶金、碼頭、港口、煤炭、糧食等行業(yè)物料輸送系統(tǒng)。
- 移動式皮帶輸送機
- DY型移動式輸送機是一種工程上使用較多的設(shè)備,主要用于裝卸地點經(jīng)常變動的場合,如:港口、碼頭、車站、煤場、倉庫、建筑工地、砂石料場、農(nóng)場等,用來短途運輸及裝卸散料或單件重100公斤以下的成件物品。
- 鏈?zhǔn)捷斔蜋C
- fu鏈?zhǔn)捷斔蜋C廣泛用于建材、建筑、化工、礦山、機械、冶煉、糧飼加工等行業(yè),是一種理想的新型輸送設(shè)備。
- 固定帶式輸送機
- 固定帶式輸送機是一種輸送量大、運行費用低、使用范圍廣的輸送設(shè)備。
- 移動輸送機
- DY型移動輸送機主要用于裝卸地點經(jīng)常變動的場合,如:港口、碼頭、車站、煤場、倉庫、建筑工地、砂石料場、農(nóng)場等,用來短途運輸及裝卸散料或單件重100公斤以下的成件物品。
- 移動式輸送機
- DY型移動式輸送機主要用于裝卸地點經(jīng)常變動的場合,如:港口、碼頭、車站、煤場、倉庫、建筑工地、砂石料場、農(nóng)場等,用來短途運輸及裝卸散料或單件重100公斤以下的成件物品。
- 伸縮輸送機
- 伸縮輸送機由主體加架和伸縮機架組成,輸送長度根據(jù)需要伸縮調(diào)節(jié),能適應(yīng)各種場所顆粒物料的輸送作業(yè),移動轉(zhuǎn)場安全方便,存放時占用空間小。
- 電磁振動給料機(DMA)
- DMA電磁振動給料機廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、煤炭、建材、化工、電力、糧食、機械等行業(yè),可將顆粒狀、粉狀物料均勻、連續(xù)、定量地送至受料裝置。特別適用于自動配料、定量包裝、生產(chǎn)流程自動化、給料精度要求高的場合。
- 鏈條輸送機
- 鏈條輸送機是以鏈條作為牽引和承載體輸送物料,鏈條可以采用普通的套筒滾子輸送鏈,也可采用其它各種特種鏈條(如積放鏈,倍速鏈)。
- 固定式輸送機
- 固定式輸送機由于工藝結(jié)構(gòu)簡單、造價低;部件通用性強、維修方便;且輸送量能夠滿足通常情況,因而成為一種大眾型輸送機。
- 斗式輸送機
- HB型鏈斗式輸送機是一種固定輸送機設(shè)備。
- 電磁給料機
- 電磁給料機是一種新型給料設(shè)備,在水泥、礦山、冶金、煤炭、化工、陶瓷、糧食,電力等工礦企業(yè)中已被廣泛地應(yīng)用。
- 電磁振動給料機(GZ)
- 電磁振動給料機廣泛使用在冶金、煤炭、電子、機械、化工、建材、輕工、糧食等工礦企業(yè)中,在生產(chǎn)流程中,用于反塊狀、顆粒狀、粉狀物料從貯料倉或漏斗中定量、均勻、連續(xù)地給到受料裝置中去。
- 擋邊輸送機
- 大傾角波形擋邊輸送機是散狀物料連續(xù)輸送設(shè)備,廣泛用于煤炭、糧食、建材、化工、水電和冶金等部門。
- 垂直輸送機
- 垂直輸送機是一種新型的垂直振動輸送設(shè)備,廣泛適用于冶金、煤炭、建材、糧食、機械、醫(yī)藥、食品等行業(yè)。用于粉狀、顆粒狀物料的垂直提升作業(yè),輸送機也可對物料進行干燥、冷卻作業(yè)。
- 震動給料機
- 震動給料機又稱震動喂料機。該機采用雙激振器的結(jié)構(gòu)特點,保證設(shè)備能承受大塊物料下落的沖擊,給料能力大。在生產(chǎn)流程中可以把塊狀、顆粒狀物料從貯料倉中均勻、定時、連續(xù)地給到受料裝置中去,從而防止受料裝置因進料不均而產(chǎn)生死機的現(xiàn)象,延長了設(shè)備使用壽命。
- 板式輸送機
- 板式輸送機廣泛應(yīng)用于冶金、煤炭、化工、電力、機械制造及國民經(jīng)濟的其他工業(yè)部門。
- 振動給料機
- 振動給料機又稱振動喂料機。振動給料機在生產(chǎn)流程中,可把塊狀、顆粒狀物料從貯料倉中均勻、定時、連續(xù)地給到受料裝置中去,在砂石生產(chǎn)線中可為破碎機械連續(xù)均勻地喂料,并對物料進行粗篩分,廣泛用于冶金、煤礦、選礦、建材、化工、磨料等行業(yè)的破碎、篩分聯(lián)合設(shè)備中。..
- 共振式隔爆給料機(XJG)
- 慣性共振式給料機,隔爆型防爆性能符合GB3836·2-2000《爆炸環(huán)境防爆電氣設(shè)備“d”》的規(guī)定。
- 電機振動
- 電機振動輸送機可設(shè)置多層輸送或加層篩網(wǎng),配用變頻調(diào)速器,可實現(xiàn)運行中調(diào)速。
- 中型板式給料機
- 中型板式給料機系間歇給料機械,適用于短距離輸送給料粒度400mm以下的塊狀物料。在礦山、選廠、化工、水泥、建材等部門,廣泛用于從儲料倉往破碎、運輸?shù)葯C械作均勻間歇給料。
- 輕型板式給料機
- 輕型板式給料機系連續(xù)給料機械,適用于短距離輸送給料粒度160mm以下的塊狀物料。
- 重型板式給料機
- 重型板式給料機是運輸機械的輔助設(shè)備,該機在大型選礦廠破碎分級車間及水泥、建材等部門,作為料倉向初級破碎機連續(xù)和均勻給料之用,也可用于短距離輸送粒度與比重較大的物料。
- 板式喂料機
- 板式喂料機(板式給料機)適用范圍廣,對具有鋒利棱角的和對輸送機有強烈磨損性的物料或成件物品都可輸送,而且輸送物料塊狀(粒度)大。還適宜輸送小于400℃以下的高溫物料。
- 自同步慣性振動給料機
- 自同步慣性振動給料機廣泛用于礦山、冶金、煤炭、建材、輕工、化工、電力、糧食等行業(yè)中,用以把塊狀、顆粒狀及粉狀物料從貯料倉或漏斗中均勻連續(xù)或定量地給到受料裝置中去。
- 可彎曲刮板輸送機
- 可彎曲刮板輸送機要適用于一般中、小型煤礦井下緩傾斜煤層炮采工作面內(nèi)輸送煤炭,如在中部槽上部增設(shè)擋板,增加可彎曲刮板輸送機輸送斷面亦可在中間巷道內(nèi)使用。
- 皮帶輸送設(shè)備
- 皮帶輸送設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、外形美觀、運行可靠、被廣泛應(yīng)用于電子、家電、食品、汽車、摩托車等行業(yè)的零部輸送、裝配、包裝等領(lǐng)域。
- 粉料螺旋輸送機
- 粉料螺旋輸送機輸送能力大,運距長,粉料螺旋輸送機還可在輸送過程中同時完成若干工藝操作,所以粉料螺旋輸送機應(yīng)用十分普遍。
- 有軸螺旋輸送機
- 有軸螺旋輸送機用于傳輸工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種廢物及濾渣,城市給排水中格柵輸出柵渣,污泥脫水中輸送泥餅等物料。
- 皮帶式輸送機
- 皮帶式輸送機具有輸送量大、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、部件標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、煤炭等行業(yè),用來輸送松散物料或成件物品。
- 鏈斗輸送機
- LD系列鏈斗輸送機是以沿軌道運行的料斗來水平或傾斜輸送物料的設(shè)備,廣泛應(yīng)用于電站、礦山、煤炭等行業(yè)的各種松散物料的輸送。
- 刮板輸送機
- Fu刮板輸送機廣泛用于建材、建筑、化工、礦山、機械、冶煉、糧飼加工等行業(yè)。
- 多底板往復(fù)式輸送機
- 多底板往復(fù)式輸送機輸送機工作環(huán)境溫度通常為-20~40℃,輸送物料的溫度一般為-20~80℃,多底板往復(fù)式輸送機適宜水平和小傾角布置,傾角以不超過15°為宜。
- 粉體輸送
- LS型螺旋輸送機是常用的粉體輸送設(shè)備,該粉體輸送機是化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥、化肥、染料、冶金、礦山、食鹽、砼外加劑、塑料、建材、糧食、飼料等行業(yè)理想的輸送設(shè)備。
- 座式圓盤給料機
- 座式圓盤給料機是物料運輸機的一種輔助設(shè)備,適用于冶金、煤炭、建材、化工電力部門及機械化鑄造車間等精確均勻地給料與配料之用。
- 圓管帶式輸送機
- 圓管帶式輸送機可密閉輸送物料。不飛揚,不灑落,不泄漏。因回程分支輸送帶成管狀,所以不必?fù)?dān)心黏附在輸送帶上的物料灑落,同時也防止了管外物料的混入,實現(xiàn)無害化輸送,凈化了環(huán)境。
最新產(chǎn)品
最新資訊
- 關(guān)于網(wǎng)站內(nèi)容違禁詞、極限詞失效說明
- 振動輸送機的六大選型步驟及四大注意點
- 慣性振動輸送機運行期間會出現(xiàn)哪些故障呢
- 刮板輸送機的特點表現(xiàn)
- 螺旋輸送機的六點操作注意事項
- 中型板式給料機有什么結(jié)構(gòu)特點,怎樣維護保養(yǎng)
- 怎樣調(diào)節(jié)慣性振動給料斗出料量大小
- 操作振動給煤機的工作原理是什么,又有哪些操作注意點
- 關(guān)于圓振動篩先進結(jié)構(gòu)及使用與維護要點
- 如何維護檢修,才能延長電機振動給料機的使用壽命