Kemianteollisuuden yritysten sähkönsiirrossa taajuusmuuttajien käyttö sentrifugeissa on hyvin yleistä. Prosessin ja käyttölaitteiden erilaisista syistä johtuen regeneratiivisen energian ilmiö esiintyy usein. Yleisesti ottaen taajuusmuuttajissa on kaksi yleisintä tapaa käsitellä regeneratiivista energiaa: (1) sen johtaminen "jarrutusvastukseen", joka on keinotekoisesti asetettu rinnan kondensaattorin kanssa tasavirran virtausreitillä, mitä kutsutaan tehojarrutustilaksi; (2) Jos se syötetään takaisin sähköverkkoon, sitä kutsutaan takaisinkytkentäjarrutustilaksi (tunnetaan myös regeneratiivisen jarrutuksen tilaksi). Tasavirtayhteisväylän periaate perustuu yleiseen taajuusmuunnoslaitteeseen, joka käyttää AC-DC-AC-taajuusmuunnosmenetelmää. Kun moottori on jarrutustilassa, sen jarrutusenergia syötetään takaisin tasavirtapuolelle. Takaisinkytkentäjarrutusenergian paremman käsittelyn varmistamiseksi on omaksuttu menetelmä, jossa kunkin taajuusmuunnoslaitteen tasavirtapuoli kytketään toisiinsa. Esimerkiksi kun yksi taajuusmuuttaja on jarrutustilassa ja toinen kiihdytystilassa, energiat voivat täydentää toisiaan. Tässä artikkelissa esitetään kaavio yleiskäyttöisen taajuusmuuttajan käytöstä yhteisellä tasavirtaväylällä kemianteollisuuden sentrifugeissa ja sen lisäsovelluksia sentrifugien takaisinkytkentäyksikössä. Tällä hetkellä on useita tapoja käyttää tasavirtaväylää: (1) Yhteinen itsenäinen tasasuuntaajayksikkö voi olla ei-invertoitava tai invertoitava. Ensimmäinen kuluttaa energiaa ulkoisen jarruvastuksen kautta, kun taas jälkimmäinen voi syöttää ylimääräisen energian tasavirtaväylästä suoraan sähköverkkoon, mikä on energiansäästön ja ympäristönsuojelun kannalta merkittävämpää. Haittapuolena on korkeampi hinta kuin edellisellä. (2) Suuri taajuusmuunninyksikkö on kytketty sähköverkon jaetun suuren taajuusmuuttajan tasavirtaväylään. Pientä taajuusmuuttajaa ei tarvitse kytkeä sähköverkkoon, joten tasasuuntaajamoduulia ei tarvita. Suuri taajuusmuuttaja on ulkoisesti kytketty jarruvastukseen. (3) Jokainen taajuusmuunninyksikkö on kytketty sähköverkkoon. Jokainen taajuusmuunninyksikkö on varustettu tasasuuntaaja- ja invertteripiireillä sekä ulkoisilla jarruvastuksilla, ja tasavirtakiskot on kytketty toisiinsa. Tätä tilannetta käytetään usein, kun kunkin taajuusmuunninyksikön teho on lähellä toisiaan. Purkamisen jälkeen niitä voidaan edelleen käyttää itsenäisesti vaikuttamatta toisiinsa. Tässä artikkelissa esitelty tasavirtaväylä on kolmas menetelmä, jolla on merkittäviä etuja kahteen ensimmäiseen menetelmään verrattuna: a. Jaettu tasavirtaväylä voi vähentää huomattavasti jarruyksiköiden redundanttia kokoonpanoa yksinkertaisen ja järkevän rakenteensa ansiosta ja on taloudellisesti luotettava. b. Jaetun tasavirtaväylän välijännite on vakio, ja yhdistetyllä kondensaattorilla on suuri energian varastointikapasiteetti, mikä voi vähentää sähköverkon vaihteluita.c. Jokainen moottori toimii eri tiloissa täydentävällä energiatakaisinkytkennällä, mikä optimoi järjestelmän dynaamiset ominaisuudet. d. Eri taajuusmuuttajien sähköverkossa tuottamat erilaiset harmoniset häiriöt voivat kumota toisensa, mikä vähentää sähköverkon harmonista vääristymäastetta. 2. Muuttuvan taajuuden nopeuden säätöjärjestelmän kaavio ennen saneerausta 2.1 Johdatus sentrifugien ohjausjärjestelmään Yhteensä 12 saneerattua sentrifugia on, ja jokainen ohjausjärjestelmä on sama. Taajuusmuuttaja on Emerson EV2000 -sarjan 22 kW:n vakiomomenttityyppinen, ja takaisinkytkentäyksiköt ovat kaikki moottorikäyttöisiä IPC-PF-1S-takaisinkytkentäjarrutusyksiköitä. Kaikki ohjausjärjestelmät on keskitetty kahdeksaan samanlaiseen yksikköön. Järjestelmäkaavio on esitetty kuvassa 1. Kuten kuvassa 1 on esitetty, jokainen taajuusmuuttaja vaatii takaisinkytkentäjarrutusyksikön, ja niiden ohjausjärjestelmät ovat täysin itsenäisiä. 2.2 Jarrutustoiminnan analysointi jarrutuksen aikana Kun sentrifugi jarruttaa, moottori on regeneratiivisessa jarrutustilassa, ja järjestelmään varastoitu mekaaninen energia muunnetaan moottorin avulla sähköenergiaksi, joka lähetetään takaisin taajuusmuuttajan tasavirtapiiriin taajuusmuuttajan kuuden vapaasti pyörivän diodin kautta. Tällöin taajuusmuuttaja on tasasuunnatussa tilassa. Jos taajuusmuuttajassa ei tässä vaiheessa tehdä energiankulutustoimenpiteitä, tämä energia nostaa välipiirin energian varastokondensaattorin jännitettä. Tällöin kondensaattorin tasavirtakiskon jännite nousee. Kun se saavuttaa 680 V, jarrutusyksikkö alkaa toimia eli syöttää ylimääräistä sähköenergiaa takaisin verkkoon. Tällöin yksittäisen taajuusmuuttajan tasavirtakiskon jännite pysyy alle 680 V:ssa (noin 690 V), eikä taajuusmuuttaja ilmoita ylijännitevirheistä. Kuvassa 2 on esitetty yhden taajuusmuuttajan jarrutusyksikön virtakäyrä jarrutuksen aikana, ja jarrutusaika on 3 minuuttia. Testauslaite on FLUKE 43B yksivaiheinen sähkönlaadun analysaattori ja analyysiohjelmisto on "FlukeView Power Quality Analyzer Version 3.10.1". Kuva 2 Jarrutusyksikön virtakäyrä käytön aikana Tästä voidaan nähdä, että joka kerta, kun jarrua käytetään, jarrutusyksikön on toimittava enintään 27 A:n virralla. Jarrutusyksikön nimellisvirta on 45 A. Jarrutusyksikkö on ilmeisesti puolikuormitustilassa.3. Muokattu taajuusmuunnoksen nopeuden säätöjärjestelmän kaavio3.1 Yhteisen tasavirtaväylän hävitysmenetelmätYksi tärkeä näkökohta jaetun tasavirtaväylän käytössä on ottaa täysin huomioon taajuusmuuttajan ohjaus, siirtoviat, kuormitusominaisuudet ja tulopääpiirin ylläpito käynnistyksen yhteydessä. Suunnitelma sisältää 3-vaiheisen tulojohdon (joka säilyttää saman vaiheen), tasavirtaväylän, yleisen taajuusmuuttajaryhmän, yhteisen jarrutusyksikön tai energian takaisinkytkentälaitteen ja joitakin apukomponentteja.Kuvassa 3 on esitetty yksi yleiskäyttöisen taajuusmuuttajan laajalti käytetyistä ratkaisuista. Pääpiirikaavio kolmannen muunnosjärjestelmän valinnan jälkeen on esitetty kuvassa 3. Kuvassa 3 olevat ilmakytkimet Q1–Q4 ovat kunkin taajuusmuuttajan sisääntulojohdon suojauslaitteita, ja KM1–KM4 ovat kunkin taajuusmuuttajan virrankytkentäkontaktoreita. KMZ1–KMZ3 ovat rinnakkaiskontaktoreita tasavirtaväylälle. 1 ja 2 sentrifugia jakavat jarrutusyksikön ja muodostavat ryhmän, kun taas 3 ja 4 sentrifugia jakavat jarrutusyksikön ja muodostavat ryhmän. Kun molemmat ryhmät toimivat oikein, ne voidaan kytkeä rinnan. Samalla se perustuu myös paikan päällä olevien käyttäjien työjärjestykseen, jossa 1 ja 2 sentrifugia jarruttavat eri aikoina ja 3 ja 4 sentrifugia eri aikoina. Normaalikäytössä kaksi sentrifugia, 1 ja 3, on yleensä ryhmitelty yhteen, kun taas 2 ja 4 sentrifugia on ryhmitelty yhteen. Neljä sentrifugia ei yleensä jarruta samanaikaisesti. Todellisten työmaiden monimutkaisen ympäristön vuoksi sähköverkko usein tärisee ja esiintyy korkean asteen harmonisia yliaaltoja. Sitä voidaan käyttää myös virtalähteen impedanssin lisäämiseen ja auttamaan päävirtalähteen ylijännitteiden ja jännitepiikkien vaimentamisessa, joita syntyy, kun lähellä olevia laitteita otetaan käyttöön, mikä lopulta ylläpitää taajuusmuuttajan tasasuuntausyksikköä. Jokainen taajuusmuuttaja voi myös käyttää syöttöreaktoria estääkseen tehokkaasti näiden tekijöiden vaikutuksen taajuusmuuttajaan. Tämän projektin saneerauksessa ei piirretty syöttöreaktoreita tai muita harmonisten yliaaltojen ohjauslaitteita, koska alkuperäisissä laitteissa ei ollut syöttöreaktoreita. Kuva 3. Kaaviokuva muunnetusta taajuusmuuttajasta ja jarrutusyksikköjärjestelmästä.Sitä voidaan käyttää myös virtalähteen impedanssin lisäämiseen ja lähellä olevien laitteiden käyttöönoton yhteydessä syntyvien päävirtalähteen ylijännitteiden ja jännitepiikkien vaimentamiseen, mikä lopulta ylläpitää taajuusmuuttajan tasasuuntausyksikköä. Jokainen taajuusmuuttaja voi myös käyttää syöttökuristinta estääkseen tehokkaasti näiden tekijöiden vaikutuksen taajuusmuuttajaan. Tämän projektin saneerauksessa ei piirretty syöttökuristimia tai muita harmonisten yliaaltojen ohjauslaitteita, koska alkuperäisessä laitteessa ei ollut syöttökuristimia. Kuva 3. Kaaviokuva muunnetusta taajuusmuuttajasta ja jarrutusyksikköjärjestelmästä.Sitä voidaan käyttää myös virtalähteen impedanssin lisäämiseen ja lähellä olevien laitteiden käyttöönoton yhteydessä syntyvien päävirtalähteen ylijännitteiden ja jännitepiikkien vaimentamiseen, mikä lopulta ylläpitää taajuusmuuttajan tasasuuntausyksikköä. Jokainen taajuusmuuttaja voi myös käyttää syöttökuristinta estääkseen tehokkaasti näiden tekijöiden vaikutuksen taajuusmuuttajaan. Tämän projektin saneerauksessa ei piirretty syöttökuristimia tai muita harmonisten yliaaltojen ohjauslaitteita, koska alkuperäisessä laitteessa ei ollut syöttökuristimia. Kuva 3. Kaaviokuva muunnetusta taajuusmuuttajasta ja jarrutusyksikköjärjestelmästä.
3.2 Ohjausjärjestelmän kytkentäkaavio: Ohjauspiiri on esitetty kuvassa 4. Kun neljä taajuusmuuttajaa on kytketty päälle ja jokainen taajuusmuuttaja on käyttövalmis, taajuusmuuttajan vikareleen lähtöliittimen asetukseksi asetetaan "taajuusmuuttaja käyttövalmis". Vain kun taajuusmuuttajat on kytketty päälle ja ne ovat normaalissa toimintatilassa, ne voidaan kytkeä rinnan. Jos jossakin niistä on vika, tasavirtaväylän kontaktori ei sulkeudu. Taajuusmuuttajan vikareleen lähtöliittimet TA ja TC ovat normaalisti avoimia koskettimia. Virran kytkemisen jälkeen taajuusmuuttaja on "käyttövalmis", ja kunkin taajuusmuuttajan TA ja TC ovat suljettuina, ja tasavirtaväylän rinnakkaiskontaktori sulkeutuu peräkkäin. Muuten kontaktori irtoaa.3.3 Suunnitelman ominaisuudet(1) Käytä täydellistä taajuusmuuttajaa sen sijaan, että yksinkertaisesti lisäät useita inverttereitä tasasuuntaussiltaan.(2) Erillisiä tasasuuntaussiltoja, latausyksiköitä, kondensaattoriparistoja ja inverttereitä ei tarvita.(3) Jokainen taajuusmuuttaja voidaan erottaa erikseen tasavirtaväylästä vaikuttamatta muihin järjestelmiin.(4) Ohjaa taajuusmuuttajan tasavirtaväyläliitäntää lukituskontaktoreiden avulla.(5) Ketjuohjausta käytetään suojaamaan tasavirtaväylään roikkuvia taajuusmuuttajan kondensaattoriyksiköitä.(6) Kaikkien väylään asennettujen taajuusmuuttajien on käytettävä samaa kolmivaiheista virtalähdettä.(7) Irrota taajuusmuuttaja nopeasti tasavirtaväylästä toimintahäiriön jälkeen, jotta taajuusmuuttajan vian laajuus voidaan rajata entisestään.3.4 Taajuusmuuntimen pääparametriasetuksetKäynnistä-komentokanavan valinta F0.03=1, suurin toimintataajuus asetettu F0.05=50, kiihtyvyysaika asetettu F0.10=300, hidastuvuusaika asetettu F0.11=300, vikareleen lähtövalinta F7.12=15, AO1 Lähtöfunktio F7.26=23.5, muokatut testitiedot. Pysähdytettäessä sisääntuleva jännite: 3PH 380VAC, väyläjännite: 530VDC, tasavirtaväyläjännite: 650V. Kun toinen kone kiihtyy, väyläjännite laskee ja toinen kone hidastuu. Tasavirtaväyläjännite vaihtelee 540-670V välillä, eikä jarruyksikkö käynnisty tällä hetkellä. Jarruyksikön yleensä käyttämä tasavirtajännite on 680V, ​​kuten kuvassa 5 on esitetty testausta ja analyysiä varten. Kuva 5. Muokatun jarruyksikön käyttövirran valvontakaavio4. Energiansäästöanalyysi. Verrattuna vastusjarrutukseen, takaisinkytkentäjarruyksikkö on energiansäästösovellus, mutta se edellyttää, että jokainen taajuusmuuttaja on varustettu jarruyksiköllä, kun jarrutusta tarvitaan. On väistämätöntä, että useita taajuusmuuttajia on varustettava useilla jarruyksiköillä, eikä jarruyksikön hinta eroa paljon taajuusmuuttajan hinnasta, mutta työn jatkuvuusaste ei ole kovin korkea.Jaetun tasavirtakiskon taajuusmuuttajan laaja käyttö sentrifugeissa on tehokkaasti ratkaissut ongelman, jossa "toinen ei voi syödä tarpeeksi ja toinen ei voi oksentaa", kun toinen taajuusmuuttaja kiihtyy ja toinen jarruttaa. Tämä ratkaisu vähentää jarrutusyksikön toistuvia asetuksia, vähentää työsyklien määrää ja vähentää myös sähköverkon häiriöiden määrää, mikä parantaa sähköverkon sähkönlaatua. Laiteinvestointien vähentäminen, laitteiden käyttöasteen lisääminen sekä laitteiden ja energian säästäminen ovat erittäin tärkeitä.5. Johtopäätös Yleiskäyttöisten tasavirtakiskoja jakavien taajuusmuuttajien laaja käyttö ratkaisee tehokkaasti asynkronisen energiankulutuksen ja takaisinkytkentäaikojen ongelman, mikä on erittäin tärkeää laiteinvestointien vähentämiseksi, verkkohäiriöiden vähentämiseksi ja laitteiden käyttöasteen parantamiseksi.