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4.8MW高壓變頻電源在伊朗水泵測(cè)試臺(tái)中的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2020-04-17 作者:新風(fēng)光

1前言

伊朗古稱波斯,經(jīng)濟(jì)實(shí)力較強(qiáng),伊朗經(jīng)濟(jì)以石油開(kāi)采業(yè)為主,為世界石油天然氣大國(guó),地處世界石油天然氣最豐富的中東地區(qū)石油出口是經(jīng)濟(jì)命脈,石油生產(chǎn)能力和石油出口量分別位于世界第四位和第二位,是石油輸出國(guó)成員。伊朗的石油化工、鋼鐵、汽車制造業(yè)發(fā)達(dá),還有電子工業(yè)、核工業(yè)、計(jì)算機(jī)軟硬件業(yè)。伊朗國(guó)土絕大部分在伊朗高原上,是高原國(guó)家,海拔一般在900-1500米之間,大部分地區(qū)被沙漠覆蓋。

阿拉克是伊朗中西部城市,舊稱“素丹阿巴德”,位于扎格羅斯山區(qū)一個(gè)山口的東側(cè),古姆西南120公里,為伊朗南北縱貫鐵路與向西通往伊拉克的公路的交叉點(diǎn)。附近為農(nóng)業(yè)區(qū),產(chǎn)葡萄、水果、谷物。有地毯、毛紡織、火柴、甜菜糖等廠。

2用戶設(shè)備情況

阿拉克機(jī)械廠是為伊朗一家生產(chǎn)中高端大中型泵銷售、研發(fā)的產(chǎn)品制造商,阿拉克機(jī)械廠水泵測(cè)試系統(tǒng)為新上系統(tǒng),高壓變頻器為阿拉克機(jī)械廠水泵測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分,用于對(duì)各種電壓等級(jí),各種功率的電機(jī)及水泵在不同頻率段進(jìn)行溫升,震動(dòng),流量,轉(zhuǎn)速,壓力,揚(yáng)程等多種性能指標(biāo)測(cè)試,然后將測(cè)試好的電機(jī)和水泵配套出售。

水泵測(cè)試系統(tǒng)的主要組成部分為蓄水池,供水管道,調(diào)節(jié)閥,增壓泵,低壓變頻器(控制增壓泵),高壓變頻器(控制被測(cè)泵),測(cè)試臺(tái),被測(cè)電機(jī)及水泵,測(cè)試儀及變送器,控制室等。

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圖1阿拉克機(jī)械廠用戶現(xiàn)場(chǎng)

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圖2 控制室照片

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圖3 增壓泵現(xiàn)場(chǎng)照片

經(jīng)過(guò)客戶多方考察,反復(fù)對(duì)比,選定了新風(fēng)光電子科技股份有限公司生產(chǎn)的JD-BP37-4800F(4800 kW /6kW)變頻電源作為水泵測(cè)試的供電電源。

技術(shù)參數(shù)如下:高壓變頻電源設(shè)備輸入電壓6kV,輸出電壓1100V-6000V范圍內(nèi)的無(wú)極調(diào)壓;輸出電流的范圍為0-346A;頻率范圍為輸出電壓范圍內(nèi)的任一電壓可0-72Hz可調(diào)。

3 風(fēng)光高壓變頻電源控制系統(tǒng)基本參數(shù)

高壓變頻電源系統(tǒng)JD-BP37-4800F基本參數(shù)如表1所示。

表1 風(fēng)光高壓變頻電源基本參數(shù)

序號(hào)

名  稱

參數(shù)

1

型式及型號(hào)

高-高方式、JD-BP37-4800F

2

技術(shù)方案

多電平串聯(lián)、電壓源型、高高方式

3

輸入電壓(kV)

6

4

輸出電壓(kV)

0~6kV/3kV/2300V/1100V

5

輸出電流(A)

346

6

額定輸入頻率/允許變化范圍

45-55Hz

7

對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)的敏感性

+10%~-10%滿載輸出;降低35%以內(nèi)降額連續(xù)運(yùn)行;輸入電壓波動(dòng)到額定電壓65%以下或突然停電在3秒內(nèi)恢復(fù)可立即再啟動(dòng)

8

變頻電源效率

>96%(額定輸出時(shí),含變壓器)

9

輸入側(cè)功率因數(shù)

>0.96(20%負(fù)載以上)

10

控制方式

多級(jí)正弦PWM控制

11

整流形式

二極管全橋整流

12

逆變形式

IGBT單相逆變

13

過(guò)載能力

120%1min,150%立即保護(hù)

14

模擬量信號(hào)(輸入)規(guī)格及數(shù)量

工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào):4~20mA   1路

15

模擬量信號(hào)(輸出)規(guī)格及數(shù)量

工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào):4~20mA   2路

16

防護(hù)等級(jí)

IP31

17

操作鍵盤

人機(jī)界面

18

界面語(yǔ)言

簡(jiǎn)體中文

4高壓變頻電源系統(tǒng)介紹

此次改造選用1臺(tái)JD-BP37-4800F型的變頻電源,額定電壓6kV,額定電流346A,額定功率4800kW,額定容量6000kVA。

JD-BP37系列高壓變頻電源是新風(fēng)光電子科技股份有限公司生產(chǎn)的新一代矢量控制高壓變頻供電系統(tǒng),該系統(tǒng)采用直接“高-高”變換形式,為單元串聯(lián)多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),主體結(jié)構(gòu)由多個(gè)功率模塊串聯(lián)而成,從而由各組低壓疊加而產(chǎn)生需要的高壓輸出,它對(duì)電網(wǎng)諧波污染小,輸入諧波畸變小于3%,直接滿足IEEE519-1992的諧波抑制標(biāo)準(zhǔn),輸入功率因數(shù)高,不必采用輸入諧波濾波器和功率因數(shù)補(bǔ)償裝置;輸出波形質(zhì)量好,輸出電壓諧波畸變小于2%,不存在諧波引起的電機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問(wèn)題,不必加輸出濾波器,就可以使用普通的異步電機(jī)。

JD-BP37系列高壓變頻電源由開(kāi)關(guān)柜、變壓器柜、功率柜和控制柜組成,外觀如圖4所示,主回路拓?fù)淙鐖D5所示。

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圖4 高壓變頻器現(xiàn)場(chǎng)安裝情況


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圖5  高壓變頻電源系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

4.1電源系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

變頻電源裝置0-6kV輸出,每個(gè)系統(tǒng)共有15個(gè)功率單元,每5個(gè)功率單元串連構(gòu)成一相,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6所示。

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圖6變頻電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

4.2功率單元

每個(gè)功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電,功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣,二次繞組采用星形折邊接法,實(shí)現(xiàn)多重化,以達(dá)到降低輸入諧波電流的目的。每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)上完全一致,可以互換,為基本的單相逆變電路,整流側(cè)為二極管三相全橋, IGBT逆變橋的控制方式為PWM控制,并且有自動(dòng)單元旁路功能,大大提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

4.3功率柜

柜內(nèi)主要對(duì)功率單元進(jìn)行組合,通過(guò)每個(gè)單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機(jī)供電,通過(guò)對(duì)每個(gè)單元的PWM波形進(jìn)行重組,得到非常好的PWM波形,dv/dt小,可減少對(duì)電纜和電機(jī)的絕緣損壞,無(wú)須輸出濾波器就可以輸出電纜長(zhǎng)度很長(zhǎng),電機(jī)不需要降額使用。

4.4控制柜

控制器采用32位高速DSP芯片,精確的算法保證電機(jī)達(dá)到較優(yōu)的運(yùn)行性能。彩色嵌入式人機(jī)界面提供友好的全中文監(jiān)控和操作界面,同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制??刂破靼ㄒ慌_(tái)內(nèi)置的PLC,用于柜體內(nèi)開(kāi)關(guān)信號(hào)的邏輯處理,以及與現(xiàn)場(chǎng)各種操作信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)(包括DCS/RS485//Modbus)的協(xié)調(diào),并且可以根據(jù)用戶的需要擴(kuò)展控制開(kāi)關(guān)量??刂破髋c功率單元之間采用光纖通訊技術(shù),低壓部分和高壓部分完全可靠隔離,系統(tǒng)應(yīng)具有極高的安全性,同時(shí)具有很好的抗電磁干擾性能。

4.5變壓器柜及風(fēng)機(jī)

主要包括為功率單元供電的移相變壓器,輸入側(cè)的電壓、電流檢測(cè)器件,以及溫度檢測(cè)器件溫控器。變頻電源功率柜頂部和變壓器柜頂部所配冷卻風(fēng)機(jī)。干式變壓器繞組底部也配有冷卻風(fēng)機(jī),由溫控儀檢測(cè)變壓器繞組溫度進(jìn)行控制。

4.6上位機(jī)接口清單

上位機(jī)接口清單如圖7所示。

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圖7上位機(jī)接口清單

5改造的過(guò)程

先把變頻電源系統(tǒng)安裝到位,進(jìn)行主回路線路改造,然后將變頻電源控制系統(tǒng)及單機(jī)高壓調(diào)試正常,接著進(jìn)行操作臺(tái)的固定安裝,連接操作臺(tái)與變頻電源之間的連線,調(diào)試操作臺(tái)與變頻電源的信號(hào)傳遞,正常后把變頻電源和操作臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)調(diào)。帶重載調(diào)試是改造中的重點(diǎn)部分。整個(gè)改造工程流程圖如下:

(1)高壓變頻電源的安裝;

(2)系統(tǒng)主回路的連接;

(3) 高壓變頻電源控制電調(diào)試;

(4)高壓變頻電源單體高壓調(diào)試;

(5)操作臺(tái)本體的安裝及調(diào)試;

(6)高壓變頻電源與操作臺(tái)之間的連接及信號(hào)調(diào)試;

(7)水泵測(cè)試系統(tǒng)初步統(tǒng)調(diào);

(8)變頻水泵測(cè)試系統(tǒng)重負(fù)載調(diào)試;

(9)水泵測(cè)試變頻系統(tǒng)正常運(yùn)行。

6 高壓變頻電源在水泵測(cè)試臺(tái)使用效果

該設(shè)備2016年8月自投運(yùn)以來(lái),變頻電源運(yùn)行穩(wěn)定,用戶非常滿意,改造達(dá)到了預(yù)期目的,大大提高了水泵測(cè)試實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化水平,測(cè)試實(shí)驗(yàn)非常方便。

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圖8  公司服務(wù)人員與用戶現(xiàn)場(chǎng)合影留念

(1)新風(fēng)光電子公司生產(chǎn)的JD-BP37-4800高壓變頻電源所有部分裝在配電柜內(nèi),不需要另外的電抗器、濾波器等設(shè)備裝置。體積小,結(jié)構(gòu)緊湊,安裝簡(jiǎn)單,現(xiàn)場(chǎng)配線少,調(diào)試周期短,投入生產(chǎn)快。

(2)高壓變頻電源的運(yùn)行參數(shù)及各種指示在觸摸屏均有顯示。

(3)電源帶有標(biāo)準(zhǔn)通訊接口,上位機(jī)可以通過(guò)通訊完全集控變頻電源。

(4)變頻電源非常方便實(shí)現(xiàn)測(cè)試各種電機(jī)水泵測(cè)試需求,只需設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)即可,可任意拖動(dòng)6kV/3kV/2300V/1100V等電壓等級(jí),不超過(guò)450A電流,0-72Hz水泵完成測(cè)試各種實(shí)驗(yàn)。

7 結(jié)束語(yǔ)

風(fēng)光牌JD-BP37系列高壓變頻電源在伊朗阿拉克機(jī)械廠水泵測(cè)試系統(tǒng)的成功應(yīng)用,不但為用戶創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,而且也證明了新風(fēng)光公司高壓變頻器在領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)先進(jìn)性和質(zhì)量可靠性,為新風(fēng)光公司贏得了更多的品牌美譽(yù)度。同時(shí),提高了水泵測(cè)試系統(tǒng)的自動(dòng)化水平,值得大力推薦和應(yīng)用。

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