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WVP变负载进相器典型应用案例

2017-04-14 09:49:40 水阻柜网 阅读

一、前言

  众所周知,随着电力电子技术的发展以及脉冲调制技术和单片机的广泛应用,使交流变频技术开拓了节能降耗的新领域。我公司自主研发的WVP变负载进相器也正是在此基础上实现了两者的完美结合,主要应用在各工矿企业的大中型绕线电机上,成功的实现了大中型绕线式异步电动机的节能降耗,大大降低了电机的无功损耗,最重要的功能特点是满足在变负载工况的无功补偿要求,完全适用于突变式负载场合,具有传统的无功补偿装置无法比拟的优势,目前在钢厂、木业、糖业、矿山等行业已经取得了很好的使用效果

  二、负载特点

  在我国,各大中型企业中所使用的大中型绕线式异步电动机拖动的负载并不是恒定的,负载变化十分复杂,并且还存在突变式负载的情况,例如钢厂的轧钢机、穿孔机,木业的热磨机,糖业的撕解机以及矿业的破碎机等均属于变化性负载。同时这些感性负载所引起的无功损耗也是不容忽视的,在选择一个最可行、最有效无功补偿方案时,首先要考虑的是要满足该补偿对象的负载特点。上述负载具有以下特点:

  1)电机载荷的有效率只有50%~80%。即,钢厂的轧机和穿孔机有一半的时间处于空运转状态,甚至运转率会更低;木业厂的热磨机即使是在满负荷运行,但电机的负荷并不是额定的(电机选型配置大)。这就要求补偿装置能够在电机轻载或空载时提供精确的无功补偿量。

  2)负载变化频繁、且变化量大。要求补偿装置能够判断电机的运行状态,进行实时的状态跟踪,实现动态补偿。

  三、WVP变负载进相器与普通静止式进相器的区别

  1)应用场所不同。WVP进相器适用于变负载的场合,尤其是突变式负载;普通静止式进相器只适用于恒负载或者负载变化量不大的场合

  2)工作控制原理不同。普通的静止式进相器是通过转子电流传感器采集转子电流信号及工频电压提供的同步信号经过单片机的处理后对电机进行实时补偿;WVP进相器在普通静止式进相器的基础上增加了电机的运行状态判断功能,通过单片机对电机电流的实时监控实现动态补偿。

  WVP变负载进相器优化整合了普通静止式进相器的所有功能和优点,只需通过简单的参数设置即可进行两种工作状态的自由切换。也可以这样说,WVP变负载进相器适用于所有负载类型的绕线式电机的无功补偿。

  四、WVP进相器的工作原理

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  WVP系列静止式进相器是串接在电机转子回路中的。当电机运行进相时,进相器通过转子电流传感器采集到的转子电流信号及工频电压提供的同步信号经过单片机的处理,适时发出触发指令经过触发板的放大,控制由12只晶闸管组成的交—交变频装置,将工频电源变为和转子电流同频率,并且相位超前的电势叠加到电机转子回路中,改变转子电流与转子电压的相位关系,通过磁场进而改变电机定子电流与定子电压的相位关系,减小功率因数角,最终使电机本身的功率因数得以提高,定子电流得以下降,达到对电机补偿的目的。同时单片机对电机状态进行跟踪,自动调整补偿量实现动态补偿。

  性能特点:

  v 采用先进的交交变频技术和微机控制技术,可靠性高。

  v 可使电机功率因数提高到0.95~0.99之间的范围,无功功率降低60%以上。

  v 降低电机定子电流10%~20%,降低线损、铜损20%-30% 。

  v 电机温升显著降低,效率及过载能力大大提高,电机使用寿命延长。

  v 补偿性能远优于电容补偿:不只是提高了线路的功率因数,更重要的是提高了电机本身的功率因数。

  v 综合性能优于旋转式进相机:微机控制,可自动跟踪电机运行状态变化并自动调整相关参数使补偿效果最佳;无转动部件,适应环境的能力更强。

  v 自动跟踪电机运行状态的变化并自动调整相关参数达到最佳的补偿效果,是普通静止式进相器无法做到的。

  五、WVP进相器在四种工况的典型实例应用

  1) 木业热磨机上的应用

  湖南某人造板厂,年产中密度板5万方。 厂内配电系统简介和系统运行现状概述:

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  采用一路10KV电源供电,10KV高压侧负载是一台1400KW的绕线式三相异步电动机和一台2500KVA的变压器(变比10/0.4KV,为厂内所有低压用电设备提供电力),变压器低压侧使用了低压电容集中补偿,采用自动投切方式,基本保证整个变压器低压侧功率因数在0.92左右。

  高压电机是厂内的最主要用电设备,正常生产的情况下高压电机的运行电流最高在70A左右,负载率不到额定功率的80%,如遇新换热磨机磨片则电机运行电流会减小到60A左右。在某一生产环节设备有问题时,可能会停止对热磨机的投料,电机完全处于轻载运行状态,运行电流20A。由于电机长期处于轻载或欠载运行状态,导致电机自身的平均功率因数很低,无功消耗增加,从而影响到厂内整个供电系统的功率因数只在0.80~0.85之间(和当月的电机利用率密切相关),由于功率因数低于供电部门要求的最低0.90的标准,所以每月存在电力罚款。

  附: 高压电机参数

  型号YRSK630-4 额定功率1400KW 额定电压10KV

  额定电流 95.3A 转子开路电压1590V 额定功率因数0.89

  转子额定电流535A 额定转速1487r/min

  2007年3月17日从我公司购买了一台WVP2-1000G的进相器,5月7日调试正常投入运行。

  使电机分别处于轻载与正常带载两种状态,测量在投入进相器前后的电机运行参数如下表:

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  进相情况下,通过调整热磨机进料螺旋的速度来控制电机的负载电流在20A~65A之间变化,进相器始终保持最佳的补偿效果,一直使电机的功率因数达到0.95以上,实现了动态的补偿。进而使全厂的功率因数由以前的0.80~0.85提高到0.91~0.93,彻底解决了电力罚款问题。

  2)钢管厂穿孔机上的应用

  河南林州某钢厂,是一家无缝钢管生产企业,厂内有两台高压电机,功率分别为800KW和1250KW,为两台穿孔机提供动力。电机参数为:①YR710-5-8,电压10KV,功率1250KW,定子额定电流94.4A,转子开路电压1154V,转子额定电流655A, 转速740r/min,额定功率因数0.81;(用于2#穿孔机)② YR560-4-8,电压10KV,功率800KW,定子额定电流62.1A,转子开路电压1102V,转子额定电流434A, 转速745r/min,额定功率因数0.79。(用于1#穿孔机)

  这两台电机在正常生产时,完成一次穿孔过程大概只需要5~7s的时间,在没有钢胚送入的情况下,电机一直处于空载状态,所以有一多半的时间电机在做无用功,并且要消耗掉大量的无功功率,这些无功功率要向电网汲取,从而降低了整个厂内供电系统的利用率,造成电网的功率因数很低,运行费用增加,每月存在无功罚款。

  2007年4月5日调试投入运行我公司生产的两台WVP静止式进相器用于两台电机的无功补偿。 1#穿孔电机空载时运行电流20A,功率因数0.5以下,穿孔时运行电流60A左右,电机自身功率因数能够达到0.80。投入进相器以后,空载时电机的运行电流降为2A~3A,功率因数被提高到0.95,穿孔时电机的运行电流50A左右,功率因数被提高到了0.98。始终能够及时准确的跟踪负载的变化,达到精确补偿,没有过补和补偿不足的现象,运行一直稳定。

  2)穿孔电机空载时运行电流35A,功率因数仍在0.5以下,穿孔时运行电流85A左右,电机自身功率因数最高能够达到0.82。投入进相器以后,空载时电机的运行电流降为17A,功率因数被提高到0.96,穿孔时电机的运行电流75A左右,功率因数被提高到了0.98。

  投入进相器后,不仅降低了电机的运行电流,提高了电机的功率因数,而且大幅度的降低了电机的温升,电机定子温度由不投入进相器的80℃降低到70℃,提高了电机的运行可靠系数。

  另外,对投入两台进相器前后的全厂总功率因数还进行了一次对比,在不投入进相器的情况下全厂总功率因数在0.65~0.85之间随负载变化而变化,投入进相器之后总功率因数在0.95~0.99之间,高于供电部门要求的最低功率因数0.90的标准,电网的利用率得到提高,降低了运行费用。

  3)钢铁厂轧机上的应用

  江苏溧阳某钢铁厂有7台不同规格的轧钢机,由6台380KW和一台630KW的高压电机分别为其提供动力,高压电机是厂里的主要用电设备。和其它钢厂一样,由于电机经常处于轻载状态,功率因数很低,所以导致了每月的电力罚款相当严重,采用高压电容进行无功补偿适应不了电机负载突变的工况,厂家一直在寻求一种能够满足变负载工况的无功补偿设备。

  2006年用户新上一台轧机,同时又购买了我公司的一台WVP变负载进相器进行试用,以验证进相器在突变负载情况下对电机的无功补偿效果。

  使用此台WVP进相器的电机是一台380KW的6KV高压电机,它拖动一台四连轧的螺纹钢轧机,电机相关参数为:功率380KW、额定电流49.5A、额定电压6KV、转子额定电流370A、额定功率因数0.802、电机转速493转。

  用户现场的工艺流程:每一根钢胚进入此台轧机后都要进行四道轧制,钢胚顺序进入1至4号轧制位,电机的电流呈阶梯状升高变化(钢胚的长度较长,所以一根钢胚有同时在四个轧制位进行连轧的情况),然后电机的电流再呈阶梯状减小(钢胚依次退出1至4号轧制位),一根钢胚的整个轧制过程大概持续一分钟左右。

  工艺特点:电机在正常运行时每轧制一根钢胚存在8次较为明显的电流变化。

  2007年6月对WVP进相器进行的现场调试,在不投入进相器情况下观察电机的运行状态变化过程是:电机的空载运行电流在17A,当钢胚进入第一个轧制位机时电机电流突变到25A、进入第二个轧制位时电流突变到30A、第三个轧制位35A、第四个轧制位40A,钢胚同时在四个轧制位进行轧制的时间较短大概持续3~4s。然后电机的电流按反方向返回。电机在无负载时功率因数在0.5以下,随着负载的依次加大,自身功率因数最高能达到0.82左右。

  投入进相器后,电机的空载运行电流降至2A,功率因数被提高到了0.99。然后进行带载进相,当钢胚进入第一轧制位时,电机运行电流15A,功率因数0.96,同时进入第二轧制位时,电机运行电流21A,功率因数保持在0.96,进入第三轧制位时,电机运行电流27A,功率因数0.95,同时进入第四轧制位时,电机运行电流35A,功率因数0.96。在电机的负载逐渐减小的过程中,功率因数也始终保持在0.95以上,表现出了WVP变负载进相器优越的动态补偿能力,完全满足突变式负载工况的要求并实现了轻重载状态的精确无功补偿

  用户现场见证了WVP的使用效果,当即决定将在其它的6台电机上配置WVP变负载进相器进行无功补偿。应用户要求于2007年8月其它6台WVP进相器已经全部安装调试投入运行,取得了很好的使用效果。

  4)矿业破碎机上的应用

  辽宁海城某矿业有限公司有一台315KW的高压电机用以破碎机上,电机的具体参数为:YR450-4-10,额定电压6KV,额定功率315KW,额定电流42.3A,额定转速595r/min,转子开路电压600V,转子额定电流323A,额定功率因数0.78。

  对于用于破碎机负载的电机,负载变化量大,存在冲击性电流,电机的运行工况恶劣,电机一般工作在轻载或者是过载两种极限状态(过载量有时能够达到20%)。电机轻载时功率因数很低,而过载时电机的运行电流超过额定电流造成电机的温升高,危及电机的可靠性及使用寿命。

  2007年5月使用了我公司一台WVP2-600G进相器,编号为20611554,提高了电机的功率因数,降低了运行电流。在不投入进相器之前,电机空载时的运行电流20A,功率因数在0.5以下,投入之后电机的运行电流降至6A,功率因数被提高到0.95,电机带载时降低运行电流达10A。


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