西門子低壓變頻器(G120)在石化、化工行業(yè)應(yīng)用

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西門子低壓變頻器(G120)在石化、化工行業(yè)應(yīng)用

電機(jī)節(jié)能是國(guó)家實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的主要方向。電機(jī)系統(tǒng)是重要的工業(yè)耗能設(shè)備，占工業(yè)總耗電的60%～70%，占全國(guó)總耗電量的50%左右。變頻器通過軟硬件控制系統(tǒng)來控制電力半導(dǎo)體器件的通斷將工頻電源變換為可變頻率的電源，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)和可調(diào)速運(yùn)行，有利于工業(yè)自動(dòng)化控制，同時(shí)其平均節(jié)電率達(dá)到20%～30%，最高達(dá)到60%，是工業(yè)節(jié)能系統(tǒng)的重要設(shè)備。從目前低壓變頻器的一般使用情況來看，在技術(shù)改造項(xiàng)目中，變頻器的投入和使用，其節(jié)能效果是顯而易見的。在新建項(xiàng)目中，變頻器在風(fēng)機(jī)、水泵類的應(yīng)用也已經(jīng)深入到鋼鐵、石油、化工各個(gè)行業(yè)，節(jié)能效果已經(jīng)為大家所共識(shí)，是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1　西門子低壓變頻器(G120)的技術(shù)特點(diǎn)

1) 模塊化： 該變頻器是一個(gè)由多種不同功能單元組成的模塊化變頻器。兩種主要的單元是控制單元(CU)和功率模塊(PM)。

控制單元可以按照幾種不同的方式對(duì)功率模塊和所接的電機(jī)進(jìn)行控制和監(jiān)控。它支持與本地或中心控制的通信并且支持通過監(jiān)控設(shè)備和輸入/輸出端子的直接控制。功率模塊支持的電機(jī)的功率范圍為0.37 ～250 kW。功率模塊由控制單元里的微處理器進(jìn)行控制。高性能的 IGBT 電機(jī)電壓脈寬調(diào)制技術(shù)和可選擇的脈沖頻率的采用，使得電機(jī)運(yùn)行極為靈活可靠。多方面的保護(hù)功能可以為電機(jī)提供更高一級(jí)的保護(hù)。此外，還提供了許多可選的附件， 例如： 基本操作面板 (BOP)，可用于參數(shù)化、診斷、控制和參數(shù)拷貝； A 和B級(jí)進(jìn)線濾波器； 進(jìn)線電抗器；制動(dòng)電阻；輸出電抗器等。

2) 集成的安全保護(hù)： 該變頻器 的基本單元中包含適用于基于安全保護(hù)應(yīng)用的型號(hào)。所有的功率模塊都是按照故障安全的要求進(jìn)行內(nèi)部設(shè)計(jì)的。通過將功率模塊和帶有集成安全保護(hù)的控制單元聯(lián)用，便可以組成帶有集成的安全保護(hù)功能的變頻器。它可以提供以下4種安全保護(hù)功能，即安全停車 1 (SS1)，安全限速 (SLS)，安全抱閘控制 (SBC)，安全轉(zhuǎn)矩截止 (STO)，并符合 EN 954-1，Cat. 3 和 IEC 61508 SIL 2 的標(biāo)準(zhǔn)和要求。

3) 創(chuàng)新的冷卻理念和加涂層的電子模塊： 通過創(chuàng)新的冷卻理念和加涂層的電子模塊可以使變頻器的使用壽命和高效運(yùn)行時(shí)間顯著加長(zhǎng)。這一特點(diǎn)主要基于以下幾個(gè)方面： 所有熱損耗的散熱通過外置的散熱片；通風(fēng)風(fēng)道中沒有電子器件；控制單元采用標(biāo)準(zhǔn)的自然對(duì)流散熱；所有冷卻空氣流經(jīng)散熱片。

4) 變頻器調(diào)試軟件 STARTER： 該軟件可以對(duì)該變頻器進(jìn)行調(diào)試和維護(hù)。對(duì)于簡(jiǎn)單的調(diào)試，它可以提供操作向?qū)б约涌煺{(diào)試過程，同時(shí)也提供界面友好的，與傳動(dòng)相關(guān)的復(fù)雜解決方案。其基本功能有： 基本參數(shù)調(diào)試，快速參數(shù)調(diào)試，參數(shù)恢復(fù)出廠，參數(shù)備份上傳，端子仿真功能，故障分析診斷。

2　西門子低壓變頻器(G120)在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用

2.1大慶煉化公司污水回用的舊變頻器改造(石油行業(yè))

大慶煉化污水回用配電間緊鄰近污水處理區(qū)，配電間內(nèi)的腐蝕性氣體超標(biāo)。原配電間內(nèi)安裝的變頻器，由于使用時(shí)間較長(zhǎng)、電磁輻射干擾以及腐蝕性氣體侵蝕造成了變頻器的運(yùn)行不穩(wěn)定、故障頻發(fā)，電路板及接線端子的銹蝕嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)停機(jī)的現(xiàn)象，對(duì)于維護(hù)和修理的難度非常大?？蛻艚?jīng)過綜合調(diào)研和考慮，選用了西門子G120的低壓變頻器來替換原有的變頻器。并將GGD柜體換成了威圖的標(biāo)準(zhǔn)配電柜，配置的變頻器采用了整體背板的安裝方法，有利于抗諧波干擾及電磁輻射。

考慮到配電間的電子開關(guān)設(shè)備較多，變頻器配置了輸入側(cè)電抗器，既能阻止來自電網(wǎng)的干擾，又能減少整流單元產(chǎn)生的諧波電流對(duì)電網(wǎng)的污染。同時(shí)考慮到了負(fù)載線路過長(zhǎng)加裝了輸出側(cè)電抗器，有效抑制變頻器的IGBT開關(guān)時(shí)產(chǎn)生的瞬間高電壓，減少此電壓對(duì)電纜絕緣和電機(jī)的不良影響。

經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行與原來舊變頻器相比較，該變頻器具有完善過流、短路、過壓、欠壓、缺相、溫升保護(hù)等多項(xiàng)保護(hù)功能，并且抗干擾能力較強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定。帶涂層的模塊，防止了腐蝕性氣體的損害，運(yùn)行至今無故障發(fā)生。

2.2大慶宏偉慶化空冷風(fēng)機(jī)新增變頻項(xiàng)目(化工行業(yè))

大慶宏偉慶化公司新建裝置的冷卻塔空冷風(fēng)機(jī)均采用改變頻器進(jìn)行控制。根據(jù)用戶的要求，變頻器柜設(shè)有工/變頻轉(zhuǎn)換開關(guān)，變頻器配置輸入電抗器、輸出電抗器，保證了功率因數(shù)并解決了電機(jī)電纜距離過長(zhǎng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響。變頻器輸入側(cè)裝有西門子的快融保險(xiǎn)，保證了變頻器或者負(fù)載短路的情況下快速隔離故障。

基于西門子G120變頻器模塊化設(shè)計(jì)的靈活優(yōu)點(diǎn)，為客戶選用了PM250S的功率單元。該單元采用了一種創(chuàng)新的電路設(shè)計(jì)，它可以與電源之間進(jìn)行能量交換?？稍试S再生的能量回饋到電網(wǎng)，達(dá)到節(jié)能的目的。PM250S功率單元憑借可回饋高達(dá)65%的制動(dòng)能量反饋功能，既解決了減速過程中直流電壓高的問題又能夠大幅節(jié)約能源。因此，該變頻器在此項(xiàng)功能的應(yīng)用中得到了客戶的高度肯定。

3　低壓變頻器(G120)的應(yīng)用前景

西門子G120這種全新的模塊化變頻器顛覆了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)的快速發(fā)展，變頻器的使用越來越廣泛。西門子低壓變頻器(G120)經(jīng)過幾年的石油、化工及其他領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明，在用于風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制場(chǎng)合取得了顯著的節(jié)電效果的同時(shí)，又增強(qiáng)了變頻器的穩(wěn)定和可靠性。既節(jié)約了能源，又滿足了生產(chǎn)工藝要求，并且因此而大大減少了設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用，直接和間接經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。(深圳市英億達(dá)大成科技有限公司毛忠新)