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1 引言 2005年初，某石油化工企業(yè)原有年產(chǎn)5萬噸/年ABS樹脂裝置，由于市場需求過大，決定擴能到10萬噸/年，擴能改造需要增加的擠壓造粒系統(tǒng)。原有的擠壓機采用直流電動機，雖然直流機具有良好的起動性能、較強的過載能力，能在很寬的范圍內(nèi)平滑而經(jīng)濟地調(diào)速。但直流機換向器需要經(jīng)常檢查和維修，碳刷必須定期更換，不但工作量大，維修費用也高，還不能長時間連續(xù)生產(chǎn)。為了解決這個問題，本次擴能改造決定采取變頻調(diào)速控制的三相鼠籠型感應(yīng)電動機傳動方案。 2 生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的要求 ABS樹脂擠壓機為本次擴能改造的核心設(shè)備，為了保證ABS樹脂的正常生產(chǎn)，擠壓電機可靠性高，才能保證ABS擠出顆粒的穩(wěn)定。擠壓電動機對變頻調(diào)速系統(tǒng)有以下要求:要長周期無故障運行，能在很寬的范圍內(nèi)平滑而高效地調(diào)速，可根據(jù)原料摻合的供給量升、降速，能夠滿足不同生產(chǎn)牌號調(diào)節(jié)擠出量，具有遠程監(jiān)控操作功能。 3 設(shè)備選型 對比國內(nèi)外市場上不同的高壓變頻調(diào)速方案，ABB公司的ACS1000高壓變頻器性能特征能夠滿足生產(chǎn)需要，選用了ABB公司的6000V/1903V×2/1015kVA×2隔離變壓器、ACS1013中壓變頻器和1630kW四級電動機，作為擠壓機系統(tǒng)的主要設(shè)備，干燥、切粒等輔助設(shè)備單獨選型。 4 ACS1000高壓變頻器的應(yīng)用特點 ACS1000是應(yīng)用于鼠籠式感應(yīng)電機的三相變頻器。采用成熟的微處理器控制技術(shù)來監(jiān)控電機的電磁狀態(tài)。這些數(shù)據(jù)配合直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)（DTC）可以達到完美的無傳感器電機控制。三相交流電源通過隔離變壓器雙路輸出對整流橋供電，如附圖所示，降低了整流橋正反相耐壓。為了獲得12脈波整流，隔離變壓器兩個副邊繞組之間保持30°的相位差，接線時，注意一個繞組為星形接法，另一個繞組為角形接法。 附圖ACS1000結(jié)構(gòu)圖 ACS1000變頻器的各項控制指標由通訊接口到DCS中，CDP312控制盤是基本的用戶接口，通過它監(jiān)控、修改參數(shù)和控制ACS1000變頻器的運行，實現(xiàn)了本地控制和遠程控制，采用DCS對柜內(nèi)的開關(guān)信號進行邏輯處理，以及與現(xiàn)場各種操作信號和狀態(tài)信號協(xié)調(diào)，并且可根據(jù)用戶的需要擴展控制開關(guān)量，增強系統(tǒng)的靈活性。變頻器可由上位機控制進行調(diào)速操作，當進料量大時高速運行，當進料量小時低速運行。完全可以滿足工藝要求。通過DCS可以遠程監(jiān)控，利于設(shè)備的遠程診斷和維護。 ACS1000高壓變頻器使用的軟件工具包括DrivesWindow軟件和DrivesSupport軟件，這些軟件工具在線工作，能夠進行起動和維護操作。DrivesWindow軟件用來調(diào)試和維護變頻器，目標傳動在初始化過程中自動識別。DrivesWindow是ACS系列產(chǎn)品的通用軟件，窗口環(huán)境和用戶友好的人機界面使該軟件容易學會和使用。所具備的硬件和軟件保護特性可以有效地保護變頻器免受非正常的操作和設(shè)備誤動作所造成的故障和損壞。 5 遇到的問題及解決方案 安裝調(diào)試完成后，試運行過程中出現(xiàn)了變頻器內(nèi)部溫度報警停車。經(jīng)過分析，當時正是中午，陽光直射到變頻器上，室內(nèi)溫度較高，跳車的原因應(yīng)當是外部溫度過高影響變頻器內(nèi)部熱量的散發(fā)所致。為此，在變頻器室內(nèi)增加了雙層玻璃窗，增設(shè)了窗簾，房屋進行了全密封處理，增加一臺空調(diào)，使室內(nèi)溫度控制在20℃左右，安裝完成后問題得到有效解決，沒有類似情況的發(fā)生。同時，增加了室內(nèi)溫度報警點，引入DCS中，隨時監(jiān)視室內(nèi)溫度，把室內(nèi)報警溫度設(shè)定在30℃,做到了提前報警，保證生產(chǎn)線的安全運行。 6 設(shè)備運行情況 通過一年多的運行，ACS1000變頻器運行期間沒發(fā)生故障，保證了生產(chǎn)的正常進行，產(chǎn)品質(zhì)量明顯好于以前的生產(chǎn)線。控制方便，隨時可以在DCS中實現(xiàn)，達到了理想效果。能夠在0-66Hz范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)和軟起動、軟停機，減少了對電動機和擠壓機設(shè)備的機械沖擊，實現(xiàn)了電網(wǎng)電壓的平穩(wěn)運行，當系統(tǒng)電壓有波動時仍能正常運行，抗電網(wǎng)波動能力強。經(jīng)過電能質(zhì)量分析儀測試得到諧波含量較低，電力污染小，功率因數(shù)高的結(jié)果。按照正常的生產(chǎn)負荷，功率因數(shù)一直在0.95-0.97之間。當ABS粉料摻合不夠均勻時，具有較強的承受過載能力，沒有出現(xiàn)短時間過載跳車現(xiàn)象。在變頻器正常工作過程中，除了風機的聲音以外，幾乎沒有其它噪聲。當設(shè)備停車檢修時，不需要把物料全部排出，可以直接停止變頻器，檢修完成后，可以隨時開機運行，完全可以在大轉(zhuǎn)矩下起動。由此減少了中間半成品過渡料排出的損失，也降低了勞動強度。尤其在ABS-750產(chǎn)品質(zhì)量控制過程中，實現(xiàn)了以往直流機無法達到的效果，產(chǎn)品各項技術(shù)指標穩(wěn)定，與世界技術(shù)指標相媲美，2006年被評為全國用戶滿意產(chǎn)品。產(chǎn)品利潤明顯提高，成為全國暢銷產(chǎn)品。 7 節(jié)能效果實測分析 實際節(jié)能效果按每年節(jié)約的事電量計算。當擠壓機擠出物料達到100%設(shè)計負荷時，在高壓柜實際測得運行數(shù)據(jù)如下。電壓6000V，電流115A（實際平均運行電流為112A），功率因數(shù)0.97。 擠壓機滿負荷變頻運行功率為: 1.732×U×I×cos∮=1.732×6×115×0.97=1159kW 電動機的額定功率為1630kW，如果一年按照連續(xù)運行350天計算，則節(jié)能: W=（1630—1159）kW×350×24h=3，956，400kWh 按照當?shù)仄髽I(yè)內(nèi)部供電價格0.4元/kW·h計算，可得每年節(jié)約電費158萬元以上。 8 結(jié)束語 高壓變頻器近幾年在我國的發(fā)展經(jīng)歷了一個逐漸發(fā)展過程，認識的程度是隨著生產(chǎn)需要和實際應(yīng)用得到不斷提高。ABBACS1000已經(jīng)不斷的把他的獨特設(shè)計和先進性能帶到我們的生產(chǎn)中，應(yīng)當說10萬噸/年ABS產(chǎn)品擴能設(shè)備選型是成功的，既滿足了工藝生產(chǎn)技術(shù)要求，也實現(xiàn)了企業(yè)節(jié)能目標，性價比高，投資回報率大，為石油化工企業(yè)生產(chǎn)中，5000kW以下大功率高壓變頻器的采用積累了寶貴的經(jīng)驗。尤其可以在大型石油化工企業(yè)ABS、PP、PS、HDPE、LDPE樹脂生產(chǎn)中，可廣泛的應(yīng)用，單條生產(chǎn)線最大可以實現(xiàn)40萬噸/年的生產(chǎn)能力。ABBACS1000高壓變頻器是非常適用于我國高壓電動機交流調(diào)速控制的變頻器。 |
