Kimya işletmelerinin elektrik iletiminde, santrifüjler için değişken frekanslı tahrik kullanımı oldukça yaygındır. Proses ve tahrik ekipmanlarının çeşitli nedenlerinden dolayı, rejeneratif enerji olgusu sıklıkla ortaya çıkar. Genel frekans dönüştürücülerde, rejeneratif enerjiyi yönetmek için en yaygın kullanılan iki yöntem vardır: (1) DC akış yolunda kapasitörle yapay olarak paralel olarak yerleştirilmiş bir "fren direncine" dağıtılması, buna güç frenleme durumu denir; (2) Güç şebekesine geri besleniyorsa, buna geri beslemeli frenleme durumu (rejeneratif frenleme durumu olarak da bilinir) denir. DC ortak bara prensibi, AC-DC-AC frekans dönüştürme yöntemini kullanan evrensel frekans dönüştürme cihazına dayanmaktadır. Motor frenleme durumundayken, frenleme enerjisi DC tarafına geri beslenir. Geri beslemeli frenleme enerjisini daha iyi yönetmek için, her frekans dönüştürme cihazının DC tarafını bağlama yöntemi benimsenmiştir. Örneğin, bir frekans dönüştürücü frenleme modundayken, diğer frekans dönüştürücü hızlanma modundayken, enerji birbirini tamamlayabilir. Bu makale, kimya işletmelerinin santrifüjlerinde ortak bir DC barasına sahip evrensel bir frekans dönüştürücünün kullanım şemasını önermekte ve santrifüjlerin geri besleme ünitelerindeki daha ileri uygulamalarını ayrıntılı olarak açıklamaktadır. Şu anda, DC ortak barasını kullanmanın birden fazla yolu vardır: (1) Ortak bir bağımsız doğrultucu ünitesi, tersinir veya tersinmez olabilir. İlki, harici bir frenleme direnci aracılığıyla enerji tüketirken, ikincisi DC barasından gelen fazla enerjiyi doğrudan elektrik şebekesine geri besleyebilir; bu da daha iyi enerji tasarrufu ve çevre koruma önemine sahiptir. Dezavantajı ise fiyatının ilkinden daha yüksek olmasıdır. (2) Büyük frekans dönüştürme ünitesi, elektrik şebekesindeki ortak büyük frekans dönüştürücünün DC barasına bağlanır. Küçük frekans dönüştürücünün elektrik şebekesine bağlanması gerekmediğinden, bir doğrultucu modülüne gerek yoktur. Büyük frekans dönüştürücü, harici olarak bir frenleme direncine bağlanır. (3) Her frekans dönüştürme ünitesi elektrik şebekesine bağlıdır. Her frekans dönüştürme ünitesi, doğrultucu ve invertör devreleri ve harici frenleme dirençleri ile donatılmıştır ve DC baraları birbirine bağlıdır. Bu durum, genellikle her frekans dönüşüm ünitesinin gücü birbirine yakın olduğunda kullanılır. Sökme işleminden sonra, birbirlerini etkilemeden bağımsız olarak kullanılabilirler. Bu makalede tanıtılan DC ortak barası, ilk iki yönteme kıyasla önemli avantajlara sahip üçüncü yöntemdir: a、 Paylaşımlı DC barası, basit ve makul yapısıyla fren ünitelerinin yedekli konfigürasyonunu büyük ölçüde azaltabilir ve ekonomik olarak güvenilirdir. b、 Paylaşımlı DC barasının ara DC voltajı sabittir ve birleşik kapasitör, elektrik şebekesindeki dalgalanmaları azaltabilen büyük bir enerji depolama kapasitesine sahiptir.c、 Her motor, tamamlayıcı enerji geri beslemesiyle farklı durumlarda çalışarak sistemin dinamik özelliklerini optimize eder. d、 Elektrik şebekesindeki çeşitli frekans dönüştürücüler tarafından üretilen farklı harmonik girişimler birbirini dengeleyerek elektrik şebekesinin harmonik bozulma oranını azaltabilir. 2、 Yenilemeden önce değişken frekanslı hız düzenleme sistemi şeması 2.1 Santrifüj Kontrol Sistemine Giriş Yenilenmiş toplam 12 santrifüj bulunmaktadır ve her kontrol sistemi aynıdır. Frekans dönüştürücü, Emerson EV2000 serisi 22 kW, sabit tork tipindedir ve geri besleme ünitelerinin tümü IPC-PF-1S geri beslemeli frenleme üniteleriyle donatılmıştır. Tüm kontrol sistemleri, sekiz benzer üniteyle merkezileştirilmiştir. Sistem şeması Şekil 1'de gösterilmiştir. Şekil 1'de görüldüğü gibi, her frekans konvertörü bir geri besleme frenleme ünitesi gerektirir ve ilgili kontrol sistemleri tamamen bağımsızdır. 2.2 Frenleme Sırasında Frenleme İşleminin Analizi Santrifüj frenleme yaptığında, motor rejeneratif frenleme durumunda olacak ve sistemde depolanan mekanik enerji motor tarafından elektrik enerjisine dönüştürülecek ve bu enerji, invertörün altı serbest diyotu aracılığıyla invertörün DC devresine geri gönderilecektir. Bu sırada invertör doğrultulmuş durumdadır. Bu noktada, frekans konvertöründe herhangi bir enerji tüketim önlemi alınmazsa, bu enerji ara devredeki enerji depolama kapasitörünün voltajının yükselmesine neden olacaktır. Bu sırada, kapasitörün DC bara voltajı yükselecektir. 680 V'a ulaştığında, frenleme ünitesi çalışmaya başlayacak, yani fazla elektrik enerjisini şebeke tarafına geri besleyecektir. Bu sırada, tek bir frekans konvertörünün DC bara voltajı 680 V'un (yaklaşık 690 V) altında tutulacak ve frekans konvertörü aşırı gerilim arızası bildirmeyecektir. Tek bir frekans dönüştürücünün frenleme ünitesinin frenleme sırasındaki akım eğrisi, 3 dakikalık bir frenleme süresiyle Şekil 2'de gösterilmiştir. Test cihazı FLUKE 43B tek fazlı güç kalitesi analiz cihazı ve analiz yazılımı "FlukeView Güç Kalitesi Analiz Cihazı Sürüm 3.10.1"dir. Şekil 2 Çalışma sırasında frenleme ünitesinin akım eğrisi Buradan, fren her uygulandığında frenleme ünitesinin maksimum 27A akımla çalışması gerektiği görülebilir. Frenleme ünitesinin nominal akımı 45A'dir. Frenleme ünitesinin yarı yük durumunda olduğu açıktır. 3、 Değiştirilmiş frekans dönüştürme hızı düzenleme sistemi şeması 3.1 Ortak DC barası için bertaraf yöntemleri Ortak bir DC barası kullanmanın önemli bir yönü, frekans dönüştürücünün kontrolünü, iletim arızalarını, yük özelliklerini ve güç açıldığında giriş ana devresinin bakımını tam olarak dikkate almaktır. Planda 3 fazlı giriş hattı (aynı fazı koruyan), DC bara, üniversal frekans konvertör grubu, ortak frenleme ünitesi veya enerji geri besleme cihazı ve bazı yardımcı bileşenler yer almaktadır.Evrensel bir frekans dönüştürücü için, Şekil 3 yaygın olarak kullanılan çözümlerden birini göstermektedir. Üçüncü dönüşüm şeması seçildikten sonra ana devre sistem şeması Şekil 3'te gösterilmiştir. Şekil 3'teki Q1 ila Q4 hava anahtarları, her frekans dönüştürücünün giriş hattı koruma cihazlarıdır ve KM1 ila KM4, her frekans dönüştürücünün güç açma kontaktörleridir. KMZ1 ila KMZ3, DC bara için paralel kontaktörlerdir. 1 # ve 2 # santrifüjler bir frenleme ünitesini paylaşarak bir grup oluştururken, 3 # ve 4 # santrifüjler bir frenleme ünitesini paylaşarak bir grup oluşturur. Her iki grup da düzgün çalıştığında paralel olarak bağlanabilirler. Aynı zamanda, sahadaki operatörlerin çalışma sırasına da dayanmaktadır; 1 # ve 2 # santrifüjler farklı zamanlarda, 3 # ve 4 # santrifüjler ise farklı zamanlarda frenleme yapar. Normal çalışma sırasında, 1 # ve 3 # santrifüjler genellikle birlikte gruplanırken, 2 # ve 4 # santrifüjler birlikte gruplanır. Dört santrifüj genellikle aynı anda fren yapmaz. Gerçek çalışma alanlarının karmaşık ortamı nedeniyle, elektrik şebekesi sıklıkla sallanır ve yüksek mertebeden harmonikler oluşur. Ayrıca, güç kaynağının empedansını artırmak ve yakındaki ekipmanlar devreye alındığında oluşan ana güç kaynağının aşırı gerilimini ve gerilim yükselmelerini emmeye yardımcı olmak için de kullanılabilir ve böylece frekans dönüştürücünün doğrultucu ünitesinin bakımı sağlanır. Her frekans dönüştürücü, bu faktörlerin frekans dönüştürücüyü etkilemesini etkili bir şekilde önlemek için bir giriş reaktörü de kullanabilir. Bu projenin yenilenmesinde, orijinal ekipman giriş hattı reaktörleriyle donatılmadığından, giriş hattı reaktörü veya diğer harmonik kontrol cihazları çizilmemiştir. Şekil 3. Değiştirilmiş frekans dönüştürücü ve frenleme ünitesi sisteminin şematik diyagramıAyrıca, güç kaynağının empedansını artırmak ve yakındaki bir ekipman devreye alındığında ana güç kaynağında oluşan ani voltaj yükselmelerini ve gerilim yükselmelerini emmeye yardımcı olmak için de kullanılabilir ve böylece frekans dönüştürücünün doğrultma ünitesinin bakımı sağlanır. Her frekans dönüştürücü, bu faktörlerin frekans dönüştürücüyü etkilemesini etkili bir şekilde önlemek için bir giriş reaktörü de kullanabilir. Bu projenin yenilenmesinde, orijinal ekipmanda giriş hattı reaktörleri bulunmadığından, giriş hattı reaktörleri veya diğer harmonik kontrol cihazları çizilmemiştir. Şekil 3: Değiştirilmiş frekans dönüştürücü ve frenleme ünitesi sisteminin şematik diyagramıAyrıca, güç kaynağının empedansını artırmak ve yakındaki bir ekipman devreye alındığında ana güç kaynağında oluşan ani voltaj yükselmelerini ve gerilim yükselmelerini emmeye yardımcı olmak için de kullanılabilir ve böylece frekans dönüştürücünün doğrultma ünitesinin bakımı sağlanır. Her frekans dönüştürücü, bu faktörlerin frekans dönüştürücüyü etkilemesini etkili bir şekilde önlemek için bir giriş reaktörü de kullanabilir. Bu projenin yenilenmesinde, orijinal ekipmanda giriş hattı reaktörleri bulunmadığından, giriş hattı reaktörleri veya diğer harmonik kontrol cihazları çizilmemiştir. Şekil 3: Değiştirilmiş frekans dönüştürücü ve frenleme ünitesi sisteminin şematik diyagramı
3.2 Kontrol sistemi şeması: Kontrol devresi Şekil 4'te gösterilmiştir. Dört frekans dönüştürücü çalıştırıldıktan ve her frekans dönüştürücü çalışmaya hazır olduktan sonra, frekans dönüştürücü arıza rölesi çıkış terminalinin çıkış seçeneği "frekans dönüştürücü çalışmaya hazır" olarak ayarlanır. Frekans dönüştürücüler yalnızca açık ve normal durumdayken paralel bağlanabilir. Bunlardan herhangi birinde arıza varsa, DC bara kontaktörü kapanmaz. Frekans dönüştürücü arıza rölesinin TA ve TC çıkış terminalleri normalde açık kontaklardır. Güç açıldıktan sonra, frekans dönüştürücü "çalışmaya hazır" olur ve her frekans dönüştürücünün TA ve TC kontaktörü kapanır ve DC bara paralel kontaktörü sırayla kapanır. Aksi takdirde kontaktör bağlantısı kesilecektir.3.3 Planın Özellikleri(1) Doğrultucu köprüsüne birden fazla invertör eklemek yerine komple bir frekans konvertörü kullanın.(2) Ayrı doğrultucu köprülerine, şarj ünitelerine, kapasitör bankalarına ve invertörlere gerek yoktur.(3) Her frekans konvertörü, diğer sistemleri etkilemeden DC barasından ayrı olarak ayrılabilir.(4) Frekans konvertörünün DC ortak bara bağlantısını kilitleme kontaktörleri aracılığıyla kontrol edin.(5) Zincir kontrolü, DC barasına asılı frekans konvertörünün kapasitör ünitelerini korumak için kullanılır.(6) Baraya monte edilen tüm frekans konvertörleri aynı üç fazlı güç kaynağını kullanmalıdır.(7) Frekans konvertörü arızasının kapsamını daha da daraltmak için bir arızadan sonra frekans konvertörünü DC barasından hızla ayırın.3.4 Frekans konvertörünün ana parametre ayarlarıÇalıştırma komutu kanal seçimi F0.03=1, maksimum çalışma frekansı ayarı F0.05=50, hızlanma süresi ayarı F0.10=300, yavaşlama süresi ayarı F0.11=300, Arıza rölesi çıkış seçimi F7.12=15, AO1 çıkış fonksiyonu F7.26=23.5, değiştirilmiş test verileri. Durma sırasında gelen voltaj: 3PH 380VAC, bara voltajı: 530VDC, DC bara voltajı: 650V. Bir makine hızlandığında, bara voltajı düşer ve diğer makine yavaşlar. DC bara voltajı 540-670V arasında dalgalanır ve frenleme ünitesi bu sırada açılmaz. Frenleme ünitesinin genellikle çalıştığı DC voltajı, test ve analiz için Şekil 5'te gösterildiği gibi 680V'tur. Şekil 5 Değiştirilmiş frenleme ünitesinin çalışma akımının izleme diyagramı 4、 Enerji tasarrufu analizi: Direnç enerji tüketimli frenlemeyle karşılaştırıldığında, geri beslemeli frenleme ünitesi enerji tasarrufu sağlayan bir uygulamadır, ancak frenleme gerektiğinde her frekans dönüştürücünün bir frenleme ünitesiyle donatılmasını gerektirir. Birkaç frekans konvertörünün birden fazla frenleme ünitesi ile donatılması kaçınılmazdır ve frenleme ünitesinin fiyatı frekans konvertöründen çok farklı değildir, ancak iş sürekliliği oranı çok yüksek değildir.Santrifüjlerde paylaşımlı DC bara frekans konvertörlü sürücünün yaygın kullanımı, bir frekans konvertörü hızlanırken diğeri fren yaptığında "biri yeterince yiyemiyor, diğeri kusamıyor" sorununu etkili bir şekilde çözmüştür. Bu çözüm, frenleme ünitesinin tekrarlayan ayarını azaltır, çalışma çevrimi sayısını düşürür ve ayrıca elektrik şebekesindeki parazit sayısını azaltarak elektrik şebekesinin güç kalitesini iyileştirir. Ekipman yatırımını azaltmak, ekipman kullanımını artırmak ve ekipman ve enerji tasarrufu sağlamak büyük önem taşımaktadır.5、 Sonuç: DC baraları paylaşan evrensel frekans konvertörlerinin yaygın kullanımı, asenkron enerji tüketimi ve geri besleme süreleri sorununu etkili bir şekilde çözer ve bu da ekipman yatırımını azaltmak, şebeke parazitini azaltmak ve ekipman kullanımını iyileştirmek için büyük önem taşır.