行业应用 Products

广西某大型造纸企业特大容量电机高压变频软启动

日期: 2016-05-23
浏览次数: 21

1、 简述

对于众多的大型工业企业来讲,超大功率的高压电机能否顺利启动是一件大事,因为这些高压电机的负载往往是生产环节的核心设备,比如化工企业的压缩机、钢铁企业的制氧机、LNG(Liquefied Natural Gas液化天然气)机组的发电机、造纸企业高浓磨浆机等,它直接关系到生产能否顺利进行。

这类电机功率一般较大,小则数千,大则数万千瓦,当电机直接全压启动瞬间可达数倍的额定功率,即使是轻载或空载启动,容量有限的厂用电电网系统也会显得势单力薄,常常会导致继电保护误动作及其他设备运行异常,严重时将导致厂用电电网瓦解。

国内外对于超大功率电机的软启动研究时日已久,从早期的星三角启动、转子串(水)电阻启动、到后来的晶闸管软启动装置。随着近些年来电力电子技术的发展成熟,高压变频调速系统的大面积推广应用,高压变频器软启动作为一种新的软启动设备逐渐得到越来越多的认可。

2、 变频软启动方案

以一台6kV/10000kW的绕线式异步电机带压缩机负载为例,电机转子串(水)电阻启动时压缩机气门全关,电机处于轻载状态,启动电流高达3600A左右,启动时间在43S左右。

2.1高压变频软启方案

广西某大型造纸企业特大容量电机高压变频软启动

  
高压变频器作为软启动装置,需要在电机启动的时候投入运行,并平滑抑制输出电流,此时QF01、QF02闭合,QF1、QF2分断;在高压变频器输出达到50HZ,电机达到额定转速后,进行同期切换,切换过程为首先QF1闭合,延时数秒后QF02分断,变频停止运行,QF01分断,高压变频退出;再延时数秒后QF2闭合,短路同期电抗器,电机完成软启动。

广西某大型造纸企业特大容量电机高压变频软启动

广西某大型造纸企业特大容量电机高压变频软启动 

 

2.2高压变频软启动优势

通过高压变频器能真正实现电机的软启动,相对于传统的软启动装置具有以下明显的优点:

※ 电机启动实现真正地无冲击电流:电机启动电流平稳变化,且最大值严格控制在电机额定电流以下,保护了电机绝缘,延长了电机的使用寿命;

※ 实现了对电网的无冲击:由于电机启动过程中高压变频器输出功率逐步增大且一般不会超过电机额定功率的50%,电网不受任何影响,避免了同段母线上运行中设备可能受到的干扰,各种继电保护不会误动作;

※ 实现了变频输出和工频电网无扰切换:同期切换技术实现了完全无冲击切换,不会对高速运行的电机及负载等机械设备造成任何冲击。

 

广西某大型造纸企业特大容量电机高压变频软启动

 

3、 实施案例

广西某林、浆、纸一体化的大型造纸企业二期工程可实现年产150万吨原浆和250万吨纸,配有两台超大功率高浓磨浆机,电机均为上海电机厂制造的10kV/20MW无刷励磁同步电动机。为实现资源的高效利用,经过智光众多技术专家勘察现场,提出采用智光电气超大容量同步电机高压变频一拖二的方案来实现两台电机的软启动(如图),启动过程中同时配合励磁系统的协调控制。

当需要#1高浓磨浆机启动时,1段母线带电,所有断路器均处于分断状态,做好启动前准备工作后,合QF101,高压变频充电并进入待机状态,合QF30、QF12,投励磁柜并输出电流,启动变频器,经过一段时间后运行到50HZ, ZINVERT高压变频器自动锁定1段母线频率、相位和幅值,并调整输出与母线保持一致,然后合QF201,延时数秒后分断QF12及QF30,停止变频运行,再延时数秒后合QF11,分断QF101,启动过程完成。#2高浓磨浆机的启动参考#1高浓磨浆机的启动过程。

目前该现场高压变频器已顺利实现两台高浓磨浆机的软启动,启动过程电机电流变化平稳,电机运行正常,无异常发热、窜动等现象,同时厂用电系统也工作正常,未出现任何设备因干扰导致的运行异常和继电保护误动作等情况。

相关案例:

广西金桂江纸业两台10kV/20000kW电机变频软启动

辛集澳森钢铁12000kW高炉鼓风机变频软启动

  ......

 

广西某大型造纸企业特大容量电机高压变频软启动

 

 

相关新闻 / News More
  • 点击次数: 32
    2016 - 05 - 23
    2015年5月9日,智光电气研制的双驱半自磨机专用智能高压变频调速系统在中国黄金集团某矿业有限公司调试成功,并成功地进行了直接高压带电机负载的试验。该矿业金属矿二期扩建工程位于西藏墨竹某乡,海拔高度为4800米,智光电气用技术和实力再次刷新超大功率变频器高海拔运行纪录。现场负载为半自磨机,每台半自磨机由两台5500kW同步电动机同时拖动,电机通过气动离合器连接到齿轮箱,齿轮箱里的齿轮与固定在磨机滚筒上的齿轮咬合,两台电动机形成硬连接。一方面工艺要求两台电动机必须同步运行,但由于机械加工误差、两台电动机启动过程存在启动时间和加减速差异等原因,在没有功率平衡措施时,双机之间会产生功率偏差并累积,最终导致系统输出功率不平衡故障。另一方面相对于异步电动机而言,同步电动机要求控制同步的精确性更高,否则一旦电机运行产生速度差,定子电压与转子反感电势夹角偏差将会不断变大,最终将导致系统不平衡和电机失步故障,因此对功率平衡的响应速度和控制精确度要求非常高。智光电气股份有限公司历经两年潜心研究,研制出双驱半自磨机专用智能高压变频调速系统。系统使用独有的控制算法,采用改进的同步电机矢量控制算法并精确解耦电机转矩电流,实时调整定子电压与转子反感电势的相位夹角,实现对转矩电流和功率的精确控制,依靠变频调速系统自身的精确智能控制,在无编码器检测转子位置的情况下实现双机功率平衡,彻底解决了变频运行时双驱半自磨机功率平衡的难题。此前,双驱半自磨机电机成套系统一直为某跨国公司所垄断,其在工频运行情况下通过Q轴励磁控制技术实现双机之间的功率平衡,从而实现技术垄断。相对于工频Q轴励磁调节控制技术,我司所研发的控制技术可使变频启动电流小、无冲击、可根据工艺要求调整磨机转速,具备明显的节能效果和优异的调速性能,并且极大的提升了半自磨机的控制性能,降低了半自磨机系统的能耗和电源容量需求。该技术的研发成功,打破了国外...
  • 点击次数: 22
    2016 - 05 - 23
    2014年11月19日,宁波钢铁#1烧结生产线主抽风机2×10MVA超大容量变频器一次投运成功。目前,设备已经顺利通过现场长时间带载运行考核试验,各项指标均达到了用户的要求。这两台设备主要用于替换#1烧结生产线主抽风机原来配置的两台某进口知名品牌变频器。#1烧结生产线主抽风机投运是继2012年11月19日,我公司2台ZINVERT系列10MVA无刷同步电动机高压变频器驱动#2烧结生产线烧结主抽风机稳定运行两年以来,用户对我公司技术和产品认可的结果。 图1#1线变频器室内部众所周知,主抽风机是烧结生产的关键核心设备,其持续稳定性运行对全厂的生产效益有重大影响。用户选择这类设备时,应选择技术成熟、类似工况及容量业绩较多的产品,特别要高度关注设备是否具备完善的低电压穿越功能。2014年,华东某著名钢铁集团,出现了因某国产知名品牌高压变频器低电压穿越功能不完善,导致全厂区停电的恶性事件。智光电气是国内首家通过国家电网、南方电网《大型汽轮发电机组一类辅机变频器高、低电压穿越技术规范》要求、并经权威部门----中国电力科学院电力工业电气设备质量检验测试中心试验检验的高压变频器研发、制造企业。国家电网、南方电网的相关规范出台是用户实际使用经验积累的结果,试验检测结论体现了智光电气在低电压穿越技术上的领先地位,也是对智光电气十几年前即推出的保证产品可靠性而专业开发技术的充分肯定:智光电气一直致力于高压变频器的低电压穿越技术研究和现场应用工作。从2003年推出第一台高压变频器开始,智光电气便推出了包括STT转速追踪技术(旋转电机的“飞车”起动技术)、单元控制电源与系统高压电源独立隔离技术、控制电源冗余切换技术和单元直流电压检测技术等多项智光电气的核心专利技术,使智光电气出品的每一台高压变频器都具备优异的低电压穿越性能。智光电气变频系统单元控制电源采用低压取电技术(专利号2...
  • 点击次数: 21
    2016 - 05 - 23
    1.简述在国家“十一五”、“十二五”连续鼓励企业进行节能减排的大背景下,众多的钢铁企业纷纷行动起来,对企业内部的生产环节进行节能改造。作为炼铁环节非常重要的设备,高炉鼓风机属于重点能耗设备,将其进行变频节能改造对企业整体的节能增效意义重大。高炉鼓风机是高炉冶炼最重要的动力设备,它不仅直接为高炉冶炼提供所需要的氧气,而且还要为炉内煤气流的运动克服料柱阻力提供必需的动力。高炉冶炼要求鼓风机有足够的送风能力,风机的风量及风压要有较宽的调节范围,一般按单位炉容2.1~2.5m3/min的风量配备,但实际上不少的高炉考虑到生产的发展,配备的风机能力都大于这一比例,因此一般采用入口阀、出口放散阀进行风量、风压的调节,以及防止风机的喘振。由于高炉鼓风机的的风门损耗大、风机效率低、放风损耗巨大,因此采用高压变频器改造具有很大的节能空间。 2.变频改造方案以一台年产55万吨的450m3高炉为例,配有一台电机功率为7800kW高炉鼓风机,在采用高压变频改造之前采用入口风门挡板调节。2.1系统主回路由于大功率高炉鼓风机运行的稳定性和连续性要求,在实施变频改造过程中保留了原有的水阻启动柜,系统主回路采用高压断路器+刀闸的组合式旁路系统,由后台PLC实现相关逻辑连锁。变频运行时,刀闸K2闭合将原本接于电机定子的水阻启动柜进行短接退出,刀闸K1闭合,QF1合闸即可实现变频运行;当高压变频进行检修时,分断QF1、K1,分断K2,水阻柜正常串接于电机定子回路,QF2合闸即可像之前工频运行一样正常启动。   系统主回路 2.2高压变频调速系统由于高炉鼓风机的超大功率特性,智光电气推出了针对这类负载的超大容量高压变频调速系统。该系统相对常规变频具有以下几大特点:※ 冗余设计:采用智光特有的“N+1”设计,也就是采用更多一级功率单元级联的拓扑结构,能够更宽范围的...
  • 点击次数: 25
    2016 - 05 - 23
    1.简述近年来经济形势和政府政策同时从两个方面迫使钢企实施节能减排以降低生产能耗,主抽风机作为烧结生产线最大单台能耗设备之一,对其进行变频节能改造将很大程度上降低烧结矿单产能耗。烧结主抽风机是烧结生产线的核心设备,对其进行变频节能改造需要解决以下六个方面问题:较大烧结生产线配备烧结主抽风机功率以5000kW以上居多,变频器功率较大。作为核心设备,其运行可靠行要求高,不仅要求变频器工作稳定、故障率低,而且在变频器故障后要能快速恢复工频生产模式,避免对生产线运行造成影响,因此双主抽风机变频改造一般采用互为备用的方式,因此变频与工频电网的并网技术要求高;超大功率变频器发热量大,对工作环境温度和清洁度要求均较高,而这与钢铁厂粉尘较多的情况相矛盾;大量主抽风机采用超大功率同步电动机拖动。其同步电动机变频器控制较异步电机变频器更复杂,技术难度更高;采用同步电动机拖动的主抽风机,不仅变频器与励磁装置在变频工作状态下相互配合,而且当电动机在工频驱动模式与变频驱动模式间切换时,需要同时快速切换励磁装置的工作模式。励磁装置必须具备多种可选工作模式,且各工作模式之间切换灵活方便;主抽风机系统设备众多,要求其监控系统对供电系统、风量、压力、振动以及油系统等进行可靠监控和保护,并具备快速可靠的通信能力,将设备工作状态及时反馈至生产线及控制系统。 2.变频改造方案以下对采用双同步电动机拖动烧结主抽风机系统的整体变频改造方案进行说明。对于采用异步电动机拖动的主抽风机和采用单台电动机拖动的主抽风机系统,其改造方案较为简单,此处不作说明。双同步电动机拖动烧结主抽风机专用调速控制系统由主抽风机供电系统、超大容量同步机专用高压变频器、高压变频器室冷却系统、同步电动机变频调速励磁系统、主抽风机集中监控系统等五个子系统构成,以上几大子系统分别解决前述主抽风机变频器改造所面临的问题。2.1主抽风机供电系统&...
  • 点击次数: 23
    2016 - 05 - 23
    继福建鑫海、河北新金钢铁超大容量同步电机专用变频器一次投运成功之后,我司2×10000kVA同步电机专用变频于9月9日再次在江苏某大型钢铁公司烧结生产线主抽风机变频节能改造项目中一次性投运成功。   某大型钢铁公司烧结厂外景        该公司隶属中信特钢集团,由香港中信泰富有限公司于一九九三年投资成立,现为国家火炬计划重点高新技术企业,中国特钢企业协会会长单位,中国首家4A级国家标准化良好行为企业,江苏省十佳节能减排示范企业。该公司具有年产铁水500万吨、特殊钢冶炼600万吨、轧材600万吨的生产能力,配置两台烧结主抽风机。烧结主抽风机系统控制逻辑复杂,变频器需与高压开关柜、水阻软启动星点柜、励磁柜、中控PLC柜、主抽风机控制屏等设备联动。为保证用户正常生产,只能在主抽风机停机后有限的20个小时内完成上述两台变频柜体间的接线和高低压调试工作,改造难度及技术保障难度非常高。为确保该两台设备一次投运成功。公司各部门积极配合,通力合作,服务中心与产品中心积极协调,充分做好现场各项设备及技术支持保障工作;冶金行业部同事积极充当现场工作的“外交官”和“后勤部长”,通过用户协调励磁柜厂家、水阻软启动柜厂家提前到达现场展开三方技术沟通工作;研发中心及产品中心主要技术骨干亲临现场技术指导;工程部负责土建、安装实施。  设备安装现场9月9日凌晨4:20主抽风机准时停车,随后智光、用户及配合厂家技术人员展开了紧张的设备对接和调试工作。晚上20:00各柜联动控制调试、设备高压带载调试完毕,设备已具备投运条件。9月9日晚23:30分,经过多方技术人员连续20小时奋战,两套设备正式投运。目前两台设备已通过168小时连续运行,节能效果明显,售后服务工程师已完成...
  • 点击次数: 18
    2016 - 05 - 23
    摘要:本文分析了高炉鼓风机的工艺及可靠性要求,介绍了ZINVERT系列高压变频调速系统在某集团特钢科技有限公司高炉鼓风机变频调速改造的技术方案和节能效果等应用情况,为高压变频在高炉鼓风机的应用提供了一定的经验。关键词:高压变频器  高炉鼓风机  节能某集团特钢科技有限公司位于徐州市柳泉镇经济技术开发区,主要从事生铁冶炼和特种钢材的生产,现拥有1个450立方的高炉,预计年产生铁55万吨。该厂工艺设备,计量测试,除尘环保,厂房和绿化水平具有当前国内同行业领先水平。       1高炉鼓风机工艺要求及设备参数1.1高炉鼓风机工艺要求从冶炼角度看,“风”是高炉的重要原料之一。高炉发展史充分说明,改进鼓风对高炉进展有着极为重要的作用,同时风也是强化高炉冶炼的最积极因素。高炉鼓风机时高炉冶炼最重要的动力设备。它不仅直接为高炉冶炼提供所需要的氧气,而且还要为炉内煤气流的运动克服料柱阻力提供必需的动力。高炉冶炼要求鼓风机有足够的送风能力,风机的风量及风压要有较宽的调节范围,一般按单位炉容2.1~2.5m3/min的风量配备。但实际上不少的高炉考虑到生产的发展,配备的风机能力都大于这一比例,因此一般采用入口阀、出口放散阀进行风量、风压的调节,以及防止风机的喘振。由于高炉鼓风机的的风门损耗大、风机的效率低、放风损耗巨大,因此采用高压变频器改造具有很大的节能空间。但由于高炉鼓风机作为高炉生产的关键设备,电动机功率容量大,要求确保其长时间连续、安全运行;在高炉生产中的运行中断特别在出铁时将造成灌渣事故,导致高炉堵炉、停产、焦比上升,造成较大的经济损失,因此目前国内对高炉鼓风机进行高压变频改造的极少,主要原因是用户对高压变频器设备的运行可靠性的疑问。广州智光电气股份有限公司的ZINVERT系列高压变频器以其可靠...