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1 、引言
穿孔機是我國各鋼管生產(chǎn)企業(yè)的主要生產(chǎn)設備.無縫鋼管是將圓形鋼胚經(jīng)過煉爐加溫然后用穿孔機進行穿孔,拉伸,一般分為一穿和二穿兩道工序,一根鋼管生產(chǎn)中需要進行兩次穿孔.
軋鋼廠的主要負載為煉爐和軋機.軋機占了主要部分,因軋機有粗軋與細軋之分,成品鋼的形成需要經(jīng)過多個軋機軋鋼廠的軋機多使用大功率繞線電機來完成拖動.
穿孔機都由大功率繞線電機來完成拖動,正常的工作狀態(tài)下,穿完一根鋼管到進行下一次穿孔時間間隔較長,這樣導致電機負載變化較大,輕載較多,功率因數(shù)非常低,輕載時只有0.3,重載時最高0.75,無功損耗非常高,每月的無功罰款數(shù)目不菲,使生產(chǎn)成本大幅增高,而采用傳統(tǒng)補償方式效果都不理想.
軋鋼廠在軋鋼的過程中,負載變化較大,軋機軋鋼時電機有嚴重超載的現(xiàn)象,電機的溫升較高.無功損耗較高,功率因數(shù)低下,供電部門對無功的考核使得無功罰款居高不下,解決無功補償成了軋鋼廠的重要事項.但由于軋鋼廠中頻爐的使用,使得鋼廠的諧波污染嚴重,且負載的變化頻繁使得傳統(tǒng)的補償方式無法正常使用,無功補償陷入困境.
如采用傳統(tǒng)的電容補償方式,在輕載時會產(chǎn)生過補,電容向電網(wǎng)回饋電能,而重載時電容又向電網(wǎng)吸收電能,這樣使得電網(wǎng)的安全運行受到嚴重影響.且因諧波的影響,電容無法正常工作.而采用普通靜止式進相器會出現(xiàn)補償不夠,過補,輕載時不能正常使用等情況.使用效果一直不佳.這樣使得各鋼管及鋼材生產(chǎn)企業(yè)一直在著力尋找理想的補償方式.
國內(nèi)外科研機構(gòu)及相關(guān)電氣企業(yè)一直將變負載工況的無功補償做為攻關(guān)難題,但收效甚微.
我公司根據(jù)多年來對無功補償?shù)难芯考皯?組織科研人員歷時兩年開發(fā)出名為WVP的專用于變負載場所的變負載進相器解決了變負載工況下的無功補償難題.
它能夠自動蹤負載的變化,并,根據(jù)負載的變化情況自動調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù),使得進相器在輕載和重載均達到最佳的補償效果.它能夠?qū)㈦姍C率因數(shù)提高到0.95以上,電機電流下降15%~30%.降低了電機溫升.
2 、SVP2型智能型變負載專用變負載進相器
2.1 SVP2型智能型變負載專用變負載進相器的工作原理
SVP2系列變負載進相器是串接在電機轉(zhuǎn)子回路中的.當電機運行進相時進相器通過轉(zhuǎn)子電流傳感器采集到的轉(zhuǎn)子電流信號及工頻電壓提供的同步信號經(jīng)過單片機的處理,適時發(fā)出觸發(fā)指令經(jīng)過觸發(fā)板的放大,控制由12只晶閘管組成的交—交變頻裝置,將工頻電源變?yōu)楹娃D(zhuǎn)子電流同頻率,并且相位超前的電勢疊加到電機轉(zhuǎn)子回路中.
當電機在某一負載下運行時,其轉(zhuǎn)子電流為I2e,定子電流為I1e,向量圖如下所示.
圖中:
U:電壓向量 I1:定子電流向量 I2:轉(zhuǎn)子電流向量
Im:激磁電流向量 I1e:定子電流額定向量 I2e:轉(zhuǎn)子電流額定向量
Φ1:電機額定功率因數(shù)角 Φ2:補償后功率因數(shù)角
從電機學我們知道,激磁電流Im由關(guān)系式Im=I1e-I2e,從向量圖可得出Im.當變負載進相器的電勢疊加在轉(zhuǎn)子回路后,轉(zhuǎn)子電流的相位變?yōu)閳D中的I2.由于負載不變,激磁電流Im不變.此時的定子電流I1由關(guān)系式I1=Im+I2從向量圖可得出I1,如圖所示.從圖中可以看出I1的功率因數(shù)角和幅值都比I1e小,說明電機的功率因數(shù)有所提高,定子電流有所下降.
變負載進相器就是這樣改變轉(zhuǎn)子電流與轉(zhuǎn)子電壓的相位關(guān)系,通過磁場進而改變電機定子電流與定子電壓的相位關(guān)系,減小功率因數(shù)角,最終使電機本身的功率因數(shù)得以提高,定子電流得以下降,達到對電機補償?shù)哪康?
當負載發(fā)生改變時,微處理器實時檢測電機定子電流的變化,并根據(jù)負載的變化,動態(tài)調(diào)整附加在轉(zhuǎn)子上的電勢幅值,以使電機的功率因數(shù)始終保持在期望值上.
2.2 SVP2型變負載進相器主要性能指標如下:
1. 功率因數(shù)從0.90～0.99連續(xù)可調(diào)(也可超前),能自動將電機功率因數(shù)補償?shù)狡谕?且保持穩(wěn)定.
2. 動態(tài)補償精度達±2%.
3. 降低電機定子電流15～25%,降低線損,銅損20%～40%.
4. 電機無功功率降低80%以上.
5. 對不同負載變化的響應時間≤100ms.
6. 使電機的溫升降低10～20度.
7. 用戶界面友好,操作方便.
8. 完備的保護功能;定子電流振蕩保護;補償裝置輸出失流保護;變壓器超溫保護;外部故障輸入保護.對每種保護均有相應的故障代碼顯示輸出,方便用戶判斷處理.
9. 結(jié)構(gòu)設計緊湊,占地面積小.安裝,調(diào)試及日常維護方便
SVP2型變負載進相器除了具有普通進相器的功能外,它還能夠自動檢測出電機負載的變化,根據(jù)負載的變化情況調(diào)整相關(guān)參數(shù),使補償效果達到最佳狀態(tài).
3 SVP2型變負載進相器應用實例
現(xiàn)已多家鋼管廠和軋鋼廠選用了SVP2型變負載進相器根據(jù)使用的情況得出的結(jié)果為效果非常理想.以下是兩個鋼管廠和一個軋鋼廠的應用實例.
3.1 包頭某鋼鐵有限公司
該廠共使用1臺SVP2型進相器
進相器型號:SVP2- 1000G,電機功率:1250KW,額定電壓:10KV 定子額定電流:94A,轉(zhuǎn)子額定電流:855A,負載為二次穿孔機.
在有鋼管穿過時沒有進相情況下定子電流110A,功率因數(shù)0.8,進相后定子電流電流70A,功率因數(shù)0.98.在沒有穿鋼時,沒進相情況下定子電流35A,功率因數(shù)0.25,進相后定子電流20A,功率因數(shù)0.98.功率因數(shù)在進相后在波動的負載變化狀態(tài)均達到0.98.
SVP2在各種負載變化之間切換自如,沒有出現(xiàn)超前或補償不足的現(xiàn)象.用戶使用這兩臺一個月后由原無功罰款近萬元,到現(xiàn)在投入后由罰變?yōu)楠剟?效果讓用戶非常滿意.
3.2 山西運城某管業(yè)有限公司
該廠共使用2臺SVP2型變負載進相器
1,進相器型號:SVP2-1000GC
電機功率:900KW, 額定電壓:10KV 額定電流:65.5A 轉(zhuǎn)子電壓:906V
轉(zhuǎn)子電流:600A 功率因數(shù):0.84 所帶負載為6#二次穿孔機
在未使用進相器時,空載電流30A,功率因數(shù)0.28,重載電流65~90A變化,功率因數(shù)0.75.使用進相器后,在空載狀態(tài)定子電流由30A,降到10A,功率因數(shù)0.99,重載時定子電流40A~65A,功率因數(shù)0.99.
2,進相器型號:SVP2-1200GC
電機功率:1250KW,額定電壓:10KV,額定電流:89.3,轉(zhuǎn)子電壓:1058V
轉(zhuǎn)子電流:703A 所帶負載為6#一次穿孔機.
沒有進相時,在空載狀態(tài)下定子電流40A,功率因數(shù)0.25,重載時電流80~110A,功率因數(shù)0.75,進相后,在空載狀態(tài)下電流到20A,功率因數(shù)0.95,在重載狀態(tài)下電流50~80A,功率因數(shù)0.98.
SVP2型變負載進相器在各種負載情況下均能達到理想效果,且隨著負載的變化,進相器能自動識別并跟蹤,使補償達到最佳狀態(tài).
4 小結(jié)
到目前,SVP2型變負載進相器已在多家鋼管及鋼材生產(chǎn)企業(yè)得到成功應用.使用效果顯著,解決了當前變負載工況下無功補償?shù)碾y題,使得相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)成本大幅降低,受到這些企業(yè)一致的好評.填補了變負載工況下無功功率補償技術(shù)的空白.
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