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高壓水除磷泵變頻改造的缺陷及措施淺析

文檔作者：董寒，王彥查文檔來源：唐山中厚板材有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年12月16日
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信息記錄材料2 01 8年7月第1 9卷第7期
高壓水除磷泵變頻改造的缺陷及措施淺析
董 寒，王彥查
(唐山中厚板材有限公司 河北 唐山06 3 6 1 0)
【摘要】介紹唐鋼中厚板高壓水除磷泵普通三相異步電機系統(tǒng)變頻改造歿改造后的缺陷和處理措施及效果
【關鍵詞】變頻改造；電機過熱；風水冷卻；節(jié)能增效
【中圖分類號】TG333．2 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009—5624(2018)07—0037—02
1引言
唐鋼3500中厚板軋機工程高壓水除鱗泵系統(tǒng)設備
由二套泵組組成，原兩套泵組均由高壓離心泵，液力偶
合器，電機及相應的檢測、控制元件組成。由于新開發(fā)
軋制鋼品種所需除鱗壓力的不斷加大、原有泵組設備的
可靠性差及節(jié)能降耗要求等原因，公司對其中一套泵組
進行了變頻改造，改造后泵組的可靠性得到了提高，亦
能滿足除磷壓力的要求，但電機過熱等問題隨之而來，
該文對除磷泵系統(tǒng)改造后的缺陷及處理措施進行了分析
和介紹。
2高壓水除磷泵電機控制方式的改造
2．1除磷泵電機技術參數(shù)
電機型號：KS630-2(哈爾濱電機廠)
額定功率：2800KW
額定頻率：50Hz
額定電壓：IO000V
額定電流：192A
額定轉速：2989RPM
定子接法：2Y
絕緣等級：F ‘
2．2原電機控制方式
圖1左為中厚板一線高壓水除磷泵電機變頻改造前系
統(tǒng)構成圖，由于該現(xiàn)場元器件繁多復雜，經常發(fā)生設備事
故導致軋線停產。
圖1
2．3改造后電機控制方式
圖1右為變頻改造后系統(tǒng)構成圖，把除磷泵系統(tǒng)中l(wèi)#
電機改為變頻控制，采用PowerFl ex7000系列電流源型變
頻器，輸入電壓6KV，輸出電壓0～ 6KV， 電機仍采用原
有普通電機。2#電機仍為水電阻啟動加液力耦合器調速
候采取就近原則，或者是通過增加串聯(lián)電容進行補償?shù)姆?
式，從而減少匯集線路的電氣距離，除此之外，還可以進
行均勻分散的接入，以免匯集線負載過重；其次，要增加
靈活調控的一次設備，以抑制交流電流增長或者降低送電
功率的方式，實現(xiàn)匯集電路上無功損耗的減少，可以通過
SVG的動態(tài)無功補償裝置，提升交流電壓實現(xiàn)抑制暫態(tài)增
幅的目的，也可以在匯集線的發(fā)電側設置耗能電阻或者儲
能裝置，通過在低壓的時候吸收光伏有功的方式，降低匯
集線的送電功率；再次，要對光伏發(fā)電單元的自身控制進
行改進，在VSC定直流電壓控制器中，增加低壓限功率的
功能，使其能夠對交流電壓跌落進行感知，從而通過降低
輸出功率來減少匯集線的無功損耗，除此之外，還可以增
加VSE的自動切換控制方式的功能，在交流電壓跌落的時
候，能夠快速的將無功功率控制切換為定電壓控制，從而
增加換流器的無功輸出，實現(xiàn)一直交流電壓跌落的目的；
最后，要對控制策略進行完善，當無法第一時間恢復交流
電壓的時候，能夠通過拉停少量匯集線路、對低壓脫網保
護參數(shù)進行差異設置的方式，減少匯集線路的輸送功率，
從而實現(xiàn)降低無功需求的目的，確保其他大容量光伏電源
能夠穩(wěn)定、安全的運行。
5結語
總而言之，隨著環(huán)境的不斷惡化和不可再生資源的消
耗，推動了太陽能等可再生清潔能源的發(fā)展，利用太陽能
進行發(fā)電的規(guī)模化光伏并網系統(tǒng)對于我國來說，不但能夠
緩解資源緊張的情況，還能夠提高用電質量和發(fā)電效率，
但是其暫態(tài)功率特性會影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，需
要不斷的進行深入的研究和分析。
【參考文獻】
【1】鄭超，林俊杰，趙健，等．規(guī)?；夥⒕W系統(tǒng)暫態(tài)功率
特性及電壓控制【J】．中國電機工程學報，201 5，(5)：1 059一
l071．
[2】魯勝清．含光伏發(fā)電系統(tǒng)的配電網電壓控制研究[O]．合肥
工業(yè)大學，2016．
37
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的方式，作為備用。變頻器由PLC控制系統(tǒng)輸出4～ 20mA
信號控制，實現(xiàn)變頻器0～ 50Hz線性輸出，現(xiàn)場檢測及
控制元器件幾乎為零，設備事故減少，同時減小了對機械
設備的沖擊，延長設備使用壽命。
3電機控制方式變更后的問題點及處理措施
3．1控制方式變更后的問題點問題點
分析電機技術參數(shù)可知，除磷泵電機為額定電壓IOKV
的普通三相異步電動機，而變頻器輸出電壓為6000V，經多
方分析考察論證，最終實施方案為沿用原有10KV普通電機，
電機由星接改成角接，電機承受的電壓變?yōu)?777V，而電流
會增大到340A，在電機未采取任何增強絕緣等措施的情況
下，這種方案幾乎無實例可以參考，需要論證電機尤其是
電機三相繞組的引出線能否承受增大的電流。
經過一段時間的現(xiàn)場運行考證，發(fā)現(xiàn)l#水泵電機升
降速平穩(wěn)，電機運行雜音很小，較之前的液力耦合器調速
方式收到了調速平滑，故障率降低及節(jié)能降耗的良好效果
評價，但電機溫度較改造前有明顯的溫升，實時監(jiān)測的溫
度顯示瞬間定 最高溫度達95℃，已超過控制系統(tǒng)設定
的溫度報警上限值9O℃ (圖3)，尤其在最初軋線精軋機
單機架軋制的基礎上增加粗軋機雙機架軋制后，軋線除磷
水需求量激增，另軋制工藝對除磷效果的提升使除磷水管
壓力由原來的16～ 18MPa提高為17～ 19MPa，各因素綜
合分析，在雙機架軋制節(jié)奏較快時電機溫升過高問題更為
突出，此時只能加裝臨時冷卻軸流風機對除磷泵主電機強
制風冷，要求軋線降低軋制節(jié)奏以降低除磷泵的使用率達
到電機降溫的目的，以免溫度過高導致電機絕緣受損甚至
短路接地。此情況嚴重制約軋線的生產節(jié)奏，影響了軋線
的產量和經濟效益。
圖2上為變頻器控制除磷泵電機約27次／小時頻繁
升降速時的電機定子溫度曲線，最低溫度約為57~C，最
高溫度約為7O℃。
針吲1 陷我 斬研宄導致電 漏斗過黼的豫固肆制璉 醬方鬃
38
故累圖
圖2
3．2措施
對普通三相異步電機和變頻電機的區(qū)別進行分析，
變頻電機對電磁進行設計時盡可能的減小定 和轉子電
阻，降低基波銅耗，以彌補高次諧波引起的銅耗增，增
加電動機的電感以抑制電流中的高次諧波。在結構設計
時，主要也是考慮非正弦電源特性對變頻電機的絕緣結
構、振動、噪聲、冷卻方式等方面的影響，加強對地絕
緣和線匝絕緣強度，提高對定、轉子部件的)~II_I-和裝配
精度， 以提高氣隙均勻度、轉予的動平衡精度和電磁對
稱性來改善電機的震動和噪聲情況，采用強迫風冷降低
電機運行溫度等。
為降低改善成本，在使用原有三相異步電動機的情況
下只能考慮增加原有電機的冷卻性能以降低溫升。經綜合
分析論證后考慮由電機原有的水冷方式改造為風水冷卻器
冷卻方式。
冷卻器的外形根據(jù)原有電機的外形結構進行設計，
空水冷卻器臥式安裝在電機頂部，在一 個鋼板焊接成的
通風柜中裝有熱交換裝置、導流裝置、通風機等主要部
件，與電機形成一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)。此冷卻器的功能
是把電機產生的熱空氣送至熱交換器裝置進行冷卻，熱
空氣和冷卻水經過該熱交換裝置后，依靠熱交換裝置的
特殊結構，實現(xiàn)氣、水之間的熱 交換，從而將加熱了
的空氣冷卻，冷卻水將熱量吸收后，通過循環(huán)流動帶出
機外，通過氣、水的不斷循環(huán)，保持電機各部分溫度得
到冷卻。
4效果
圖2下為變頻器摔制除磷泵電機冷卻方式改造后同樣
工藝條件F約27次／ 小時頻繁升降速時的電機定子溫度
曲線，最低溫度約為27℃，最高溫度約為37℃。
5結語
經過一定階段的運行效果分析，高壓變頻器控制大功
率三相普通異步電動機在特定的冷卻方式改造后可以可靠
穩(wěn)定的運行，既節(jié)省了更換變顓電機的成本又達到了變頻
電機的使用效果，為唐鋼中厚板的節(jié)能、提產創(chuàng)效再添新
動力。
【參考文獻】
[1]岑兆奇．變頻調速三相異步電動機的設計問題．電機技術
1996年2期．
作者簡介：董寒(1984-)， 男，漢，河北辛集市，冶金自動化
中級工程師，大學本科，工廠電氣自動化設備維護；
王彥查(1983-)，女，漢，河北省辛集市，冶金自動化中級工
程師大學本科信息自動化維護。

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