1、引言
变频调速技术的成功出现,就以其优异的性能代替了其他交流电机调速方式,乃至直流电机调速,而成为电气传动的主要方式。交流电机调速的目的主要有两个,一是为了满足生产工艺要求控制工程网版权所有,二是为了达到节能降耗的目的,在储运车间P433原油泵改造方案中,就将变频器应用到该系统中。
2、改造前的工况
P433泵型号: 250AYSⅡ-150×2A;
额定流量: 472 m3/h;
额定扬程: 272m;
轴功率: 443kW;
效率: 79%;
额定转速: 2950r/min ;
运行时出口压力: 2.8MPa;
允许出口最小压力: 2.1MPa。
配套电机型号: YB560S2-2;
额定功率: 560kW;
额定电压: 6000V;
额定电流: 64.1A;
额定转速: 2967 r/min;
功率因数: 0.89;
运行时电流: 39.1A。
现场是通过调节泵出口阀门的开度,即改变管网阻力来调节流量
3、高压变频装置原理及特点
变频装置采用多电平串联技术,由移相变压器、功率单元和控制器组成。6kV系列变频装置由18个功率单元构成,每6个功率单元串联构成一相www.cechina.cn,如图1所示。
图1 6kV系列变频装置原理图
功率单元的电路结构及原理:每个功率单元由整流、滤波、逆变、旁通、驱动、保护、模拟量采集、PWM形成等电路组成。
输入侧由移相变压器给每个单元供电,移相变压器的副边绕组分为三组;这种多级移相叠加的整流方式可以大大改善网侧的电流波形,使其负载下的网侧功率因数接近于1。
另外,由于变压器副边绕组的独立性,使每个功率单元的主回路相对独立www.cechina.cn,类似常规低压变频器。
输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电,通过对每个单元的PWM波形进行重组,可得到阶梯PWM波形。这种波形正弦度好,dv/dt小,可减少对电缆和电机的绝缘损坏,无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长,电机不需要降额使用,可直接用于旧设备的改造;同时,电机的谐波损耗也大大减少控制工程网版权所有,消除了由此引起的机械振动,减小了轴承和叶片的机械应力。
由于应用了先进的电力电子技术、计算机控制技术、现代通信技术和高压电气、电机拖动等综合性领域的学科技术,因此变频调速具有其它调速方式无法比拟的优点:
(1)变频器采用液晶显示数字界面,调整触摸式面板,可随时显示电压、电流、频率、电机转速等,可非常直观地显示电机在任何时间的实时状态;
(2)精确的频率分辨率和高的调速精度,完全可以满足各种生产工艺工况的要求;
(3)高压变频器具有国际通用的外部接口,可以同可编程控制器(PLC)和工控机等各种仪表相连,并可与原设备控制回路相连接,构成部分闭环系统,如与原DCS系统实现数据交换和连锁控制等;
(4)具有就地和异地操作功能,另可通过互联网实现远程监控功能;
(5)具有电力电子保护和工业电气保护功能,保证变频器和电机在正常运行和故障时的安全可靠;
(6)电机可实现软启动、软制动,启动电流小,小于电机的额定电流,电机启动时间可连续可调,减少了对电网影响;
(7)减少配件的损耗,延长设备的使用寿命,提高了劳动生产效率。
4、系统方案
4.1 改造前的系统
图2 改造前的系统
如图2所示,改造前的系统为采用高压开关设备直接控制高压电机运