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利德華福高壓變頻器驅(qū)動(dòng)帶變轉(zhuǎn)矩負(fù)載同步電機(jī)運(yùn)行情況總結(jié)
浙江巨化股份有限公司合成氨廠機(jī)動(dòng)科主任工程師 方蔚
2006年4月18日，北京利德華福電氣技術(shù)有限公司制造的同步機(jī)高壓變頻器在我廠驅(qū)動(dòng)CO2壓縮機(jī)同步電機(jī)開(kāi)車(chē)成功并投入生產(chǎn)系統(tǒng)試運(yùn)行。我廠的CO2壓縮機(jī)為變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，高壓變頻器用于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載的高壓同步電機(jī)調(diào)速填補(bǔ)了我國(guó)在高壓同步電機(jī)調(diào)速方面的空白。由于眾所周知的原因，行業(yè)中習(xí)慣的認(rèn)為變轉(zhuǎn)矩負(fù)載的高壓同步電機(jī)難以進(jìn)行軟啟動(dòng)和調(diào)速。但是另一方面，生產(chǎn)過(guò)程中又要求對(duì)這類(lèi)負(fù)載進(jìn)行調(diào)速，便于進(jìn)行生產(chǎn)負(fù)荷的調(diào)整和節(jié)能。因此，變轉(zhuǎn)矩負(fù)載的高壓同步電機(jī)調(diào)速就成了行業(yè)中一直以來(lái)想要解決的問(wèn)題。在此，就該現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行的有關(guān)情況作簡(jiǎn)要介紹：
一、 基本數(shù)據(jù)
1、 高壓變頻器參數(shù)
型號(hào)：HARSVERT—S06/130 1250KVA 6kV 50Hz
生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)：Q/CPBLH003-2004
2、 高壓同步電動(dòng)機(jī)參數(shù)
型號(hào)：TDK1000—48 1000kW/125轉(zhuǎn)/分/116.5A，COSΦ=0.9(超前)，ULC=116.5V， ILC=205A
3、 CO2活塞式壓縮機(jī)參數(shù)
型號(hào)：N—50/200 二氧化碳?jí)嚎s機(jī)，排氣量：50米3/分 軸功率880kW，轉(zhuǎn)速：125轉(zhuǎn)/分
吸入絕對(duì)壓力：1Kg/cm2，排出絕對(duì)壓力：201Kg/cm2，外形：13145×4646×3750
汽缸直徑：920/720/380/210/110（mm），凈重：5000Kg，活塞行程：800mm
1964年，上海大隆機(jī)器廠制造
二、 試運(yùn)行試車(chē)過(guò)程
首先，根據(jù)高壓同步電機(jī)的特點(diǎn)，確定采取帶勵(lì)零速變頻啟動(dòng)的方式，啟動(dòng)時(shí)勵(lì)磁電流的選取對(duì)于順利啟動(dòng)非常重要。
活塞壓縮機(jī)負(fù)載在運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，而且設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速較低。由于負(fù)載的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速越低，電機(jī)級(jí)數(shù)就越多，同步電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子的圓周幾何空間角等效的電角度越大，例如48極電機(jī)其定子與轉(zhuǎn)子的圓周一周相當(dāng)于24×360=8640º電角度。也就是圓周的1度相當(dāng)于24º電角度，因而同樣的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)將造成同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子電角度更大的擺動(dòng)，從而導(dǎo)致變頻器輸出電流和輸出功率的更大的波動(dòng)。
另外，由于活塞式壓縮機(jī)裝有輔助工頻啟動(dòng)的平衡塊，當(dāng)平衡塊下落時(shí)，壓縮機(jī)處于能量回饋狀態(tài)，極容易造成變頻器直流母線過(guò)壓。
因此，可以說(shuō)活塞式壓縮機(jī)的變頻啟動(dòng)過(guò)程是一個(gè)較為復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，啟動(dòng)時(shí)各參數(shù)的選取將直接影響到啟動(dòng)的成功與否。
如果采用過(guò)大的勵(lì)磁電流，在空載輕轉(zhuǎn)矩條件下，平衡塊下落會(huì)造成電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極軸線超前定子合成磁極軸線，此瞬間同步電機(jī)相當(dāng)于同步發(fā)電機(jī)，那么轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩變化將使同步電機(jī)相當(dāng)于同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行，由于勵(lì)磁電流較大，電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)較強(qiáng)，電機(jī)將發(fā)出較大的功率，并通過(guò)泵升效應(yīng)使高壓變頻器發(fā)生過(guò)電壓故障而跳車(chē)。在此我們通過(guò)探索和分析，找到了相應(yīng)的途徑并予以解決，使試開(kāi)車(chē)得以進(jìn)一步繼續(xù)。
其次，一旦將高壓變頻器帶電機(jī)啟動(dòng)到35Hz以上時(shí)，壓縮機(jī)將加負(fù)荷，此時(shí)隨著電機(jī)定子電流的加大，顯然相應(yīng)的必須調(diào)大轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流，這里存在一個(gè)勵(lì)磁電流過(guò)大會(huì)造成過(guò)電壓，而太小不能及時(shí)跟上必須的過(guò)轉(zhuǎn)矩又有可能導(dǎo)致同步電機(jī)失步，引起持續(xù)振蕩而過(guò)電流跳車(chē)。通過(guò)摸索我們找到了解決的辦法。根據(jù)以上的分析和前幾次試驗(yàn)的教訓(xùn)制定下面的步驟進(jìn)行開(kāi)車(chē)取得成功。
1.化肥車(chē)間#1CO2高壓同步電機(jī)變頻帶工藝負(fù)荷運(yùn)行步驟
1.1根據(jù)從4月12日至17日的包括空載、模擬帶載試驗(yàn)，現(xiàn)化肥車(chē)間工藝上同意將#1CO2高壓同步電機(jī)變頻調(diào)速裝置帶工藝負(fù)荷運(yùn)行。并已落實(shí)到位萬(wàn)一故障跳車(chē)的處理措施預(yù)案，確認(rèn)不會(huì)引起生產(chǎn)及設(shè)備的事故。
1.2動(dòng)力車(chē)間已具備好操作票，并將變頻器室安裝好通風(fēng)機(jī)已可以運(yùn)行。高壓同步電機(jī)變頻器生產(chǎn)廠已將變頻器調(diào)試至遠(yuǎn)控遠(yuǎn)調(diào)狀態(tài)。
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