Электропривод вентилятора главного проветривания ВО-42,5Р3

Технические требования на устройство плавного пуска для вентиляторной установки ВО-42,5Р3

1. Объект: Вентилятор главного проветривания ВО-42,5Р3.

2. Назначение устройства: плавный пуск/останов электродвигателей вентиляторной установки.

3. Условия окружающей среды в рабочей зоне:

температура окруж. среды: + 5…+40⁰С;
относительная влажность – до 60%.

4. Параметры питающей сети:

напряжение питания: 6кВ;
отклонения напряжения: ±10%.

5. Параметры двигателя:

тип: асинхронный двигатель;
номинальное напряжение – 6кВ;
номинальная частота – 50Гц;
номинальная мощность – 5800 кВт;
частота вращения –750 об/мин.
номинальный ток – 775 А

6. Параметры механизма:

тип механизма – вентилятор главного проветривания;
обозначение ВО-42,5Р3;
механическая характеристика нагрузки – с переменным моментом;
момент инерции J рабочего механизма – 40 000 кгс*м2
соединение двигателя с механизмом – напрямую.

7. Требования к устройству плавного пуска:

входное сетевое напряжение – 6 кВ;
номинальная частота – 50 Гц;
регулируемое время пуска – 5…180 секунд;
КПД не менее 98%;
тип силового элемента – тиристор;
степень защиты – IP31.

8. Требования к функционалу УПП

пуск двигателя;
останов двигателя;
реверс направления вращения электродвигателя;
автоматическое переключение на шунтирующий коммутационный аппарат («байпас») после завершения пуска, и автоматическое снятие с байпаса при необходимости регулируемого торможения;
прямой пуск двигателя при выходе из строя устройства плавного пуска;

9. Интеграция с системой управления верхнего уровня

выдача дискретных сигналов «Готовность», «Авария», «Работа».

10. Встроенные защиты и блокировки устройства

максимальная токовая защита;
перегрузка по току;
повышенное/пониженное напряжение питания;
асимметрия тока;
последовательность чередования фаз;
дуговая защита.

11. Комплектность поставки

устройство плавного пуска с реверсором – 1комплект;
комплект ЗИП
эксплуатационная документация на русском языке – 1комплект;
стандартный отчет об испытаниях, сертификат качества,
декларация соответствия ТР ТС.

Техническое предложение ЗАО «ЭРАСИБ»

на поставку комплекта электрооборудования для плавного пуска вентиляторной установки ВО-42,5Р3

ЗАО «ЭРАСИБ» (г. Новосибирск) предлагает поставить для плавного пуска вентиляторной установки ВО-42,5Р3 комплект оборудования с высоковольтным транзисторным преобразователем частоты «ЭРАТОН-В-780-6-50-С-11-IP31-УХЛ3.1» ИКПН3.211.257-06.00 собственной разработки и производства, который серийно выпускается по техническим условиям ИКПН3.211.257ТУ.

1. Габаритный чертеж общего вида оборудования

Габаритный чертеж предлагаемого к поставке оборудования с преобразователем частоты «ЭРАТОН-В-780-6-50-С-11-IP31-УХЛ3.1» показан на рисунке 1. На рисунке 1 обозначены следующие составные части оборудования:

БТ – блок согласующего силового трансформатора (1 шт.);

ШСБ – шкаф силовых блоков (6 шт.);

БР – блок трехфазного выходного реактора (1 шт.);

ШУ – шкаф управления (1 шт.).

Рисунок 1. Габаритные чертеж общего вида предлагаемого оборудования

2. Фотоматериалы с объектов внедрения оборудования ЗАО «ЭРАСИБ»

2.1. С 2009 года станция плавного пуска и регулирования скорости трех мощных электродвигателей с высоковольтным транзисторным преобразователем частоты «ЭРАТОН-В-6-5600» (номинальная мощность 5600 кВА, частота выходного напряжения до 333 Гц) успешно работает на предприятии ФГУП «Красмашзавод» (г. Красноярск).

Фото с объекта внедрения на может быть предоставлено ввиду режима работы ФГУП «Красмашзавод». На фото 1 показан общий вид преобразователя «ЭРАТОН-В-6-5600» во время наладки в испытательной лаборатории ЗАО «ЭРАСИБ».

Фото 1. Преобразователь частоты «ЭРАТОН-В-6» мощностью 5600 кВА

2.2. В 2019 году станция плавного пуска двух шаровых мельниц с высоковольтным транзисторным преобразователем частоты «ЭРАТОН-В-450-6-50-О-11-IP54-УЗЛ3.1» (номинальная мощность 4700 кВА, выходное напряжение 0 – 6000В, частота выходного напряжения 0 - 50 Гц, номинальный ток нагрузки 450А, шесть силовых блоков в каждой выходной фазе, байпас силовых блоков, плавный пуск синхронных электродвигателей 4000 кВт с перегрузкой 150% и байпас электродвигателя на сеть 6 кВ 50 Гц и обратно для плавной остановки) поставлена в горно-добывающее предприятие ОАО «Южуралзолото Группа Компаний» (ОАО «ЮГК», г. Пласт), где работает в настоящее время (фото 2).

Фото 2. Преобразователь «ЭРАТОН-В-450-6-50-О-11-IP54-УЗЛ3.1» (4700 кВА, 6 кВ).

3. Техническая характеристика предлагаемого оборудования

Основным элементом поставляемого оборудования является серийно выпускаемый преобразователь частоты серии ЭРАТОН-В, который производится по техническим условиям ИКПН3.211.257ТУ. Данная серия высоковольтных преобразователей была разработана ЗАО «ЭРАСИБ» с учетом всех современных тенденций в области преобразовательной полупроводниковой техники, регулируемого электропривода и большого накопленного опыта специалистов нашей компании в управлении электроприводами различных механизмов.

При производстве применяются современные электронные компоненты лидирующих авторитетных мировых производителей, силовые пленочные конденсаторы производства Electronicon (Германия), IGBT транзисторы производства Infineon (Германия) и тиристорно-диодные модули производства АО «Протон-Электротекс» (Россия). Платы управления, входящие в состав ПЧ, разработаны и изготавливаются нашей организацией, что позволяет контролировать все этапы производства и обеспечивать высокий уровень качества оборудования, производимого ЗАО «ЭРАСИБ». Алгоритмы управления преобразователями «ЭРАТОН-В» и программное обеспечение также разработано специалистами ЗАО «ЭРАСИБ».

На рисунке 2 показана структурная схема силовых цепей предлагаемого к поставке преобразователя частоты «ЭРАТОН-В-780-6-50-С-11-IP31-УХЛ3.1», а на рисунке 3 – структурная схема одной силовой ячейки преобразователя с блоком резисторного торможения (БРТ) и электронным байпасом (ЭБ) неисправной силовой ячейки.

Рисунок 2. Структурная схема силовых цепей преобразователя частоты «ЭРАТОН-В-6»

Рисунок 3. Структурная схема силовой ячейки с блоком резисторного торможения (БРТ) и электронным байпасом (ЭБ) неисправной силовой ячейки

Силовая часть ПЧ ЭРАТОН-В-6 (рисунок 2) содержит последовательно включенные силовые ячейки (блоки Б1…Б6) в каждой выходной фазе. Каждая силовая ячейка (рисунок 3) содержит входной трехфазный мостовой выпрямитель (В), накопительный конденсатор С (НК), мостовой инвертор на IGBT транзисторах (Инвертор), блок резисторного торможения (БРТ) и электронный байпас (ЭБ) неисправной силовой ячейки. Инвертор каждой силовой ячейки генерирует высокочастотное импульсное напряжение, модулированное по синусоидальному закону с относительно низкой частотой, которая определяет требуемую частоту выходного напряжения преобразователя. За счет сложения выходных модулированных по синусоидальному закону напряжений силовых блоков в каждой фазе преобразователя создается многоуровневая форма выходного напряжения, приближенная к синусоидальной. Использование такого принципа позволяет сократить пульсации тока и напряжения в статорных обмотках электродвигателя, что допускает эксплуатацию ПЧ без использования дополнительных выходных фильтров. Последовательное соединение шести силовых ячеек в каждой фазе преобразователя частоты позволяет получить напряжение на выходе не менее 6000 В при выходе из строя части силовых ячеек. Для сохранения работоспособности преобразователя вышедшая из строя силовая ячейка шунтируется электронным байпасом (ЭБ). При торможении электродвигателя с инерционным механизмом на валу возможен переход электродвигателя в генераторный режим с возвратом энергии из электродвигателя в преобразователь частоты. Возвращаемая в преобразователь энергия рассеивается в резисторах блока резисторного торможения (БРТ).

Питание ПЧ осуществляется от специального многообмоточного сухого трансформатора с шестью комплектами трехфазных вторичных обмоток (шкаф БТ). Сдвиги фаз между обмотками составляют +25˚, +15˚, +5˚, -5˚, -15˚, -25˚, что обеспечивает работу входных выпрямителей по 36-ти пульсной эквивалентной схеме выпрямления и позволяет снизить количество высших гармоник, генерируемых в сеть. Поэтому применение специального фильтра на входе ПЧ не требуется.

На выходе силовых блоков преобразователя частоты (рисунок 2) установлен трехфазный реактор, который необходим для ограничения импульсных токов при байпасе электродвигателя с питания от преобразователя частоты на питание от сети и обратно.

Номинальные параметры преобразователя частоты «ЭРАТОН-В-780-6-50-С-11-IP31-УХЛ3.1» представлены в Таблице 1.

Таблица 1

4. Описание конструктивного исполнения и основных алгоритмов работы предлагаемого оборудования

Конструктивно предлагаемое к поставке оборудование выполнено в виде металлических шкафов одностороннего обслуживания, которые располагаются в один ряд (рисунок 1). Слева располагается один шкаф с силовым согласующим трансформатором (БТ), затем располагаются шесть одинаковых шкафов силовых блоков (ШСБ) с силовыми ячейками преобразователя частоты (рисунок 3) в каждом шкафу. Далее устанавливается шкаф с трехфазным реактором (БР) и шкаф управления (ШУ). Все силовые шкафы (БТ, ШСБ, БР) имеют принудительное воздушное охлаждение, которое обеспечивается вентиляторами, расположенными на крыше шкафов. Степень защиты всех шкафов IP31.

В каждом шкафу силовых блоков (ШСБ) расположены по вертикали три силовые ячейки преобразователя частоты (рисунок 3), которые могут выдвигаться для осмотра, замены и ремонта. Внешний вид силовой ячейки показан на фото 3.

Фото 3. Внешний вид силовой ячейки преобразователя частоты «ЭРАТОН-В-6»

Шкаф с трехфазным реактором установлен на выходе ПЧ и обеспечивает снижение токов коммутации до допустимых значений при переводе электродвигателя с питания от преобразователя частоты на питание от сети и обратно (байпас электродвигателя). Внутри шкафа БР расположены три однофазных реактора, датчики тока и напряжения электродвигателя, датчик тока нулевой последовательности. Для измерения температуры реакторов в БР размещено цифровое температурное реле ТР-100, которое при достижении соответствующих уставок формирует управляющие сигналы.

Внешний вид шкафа управления (ШУ) преобразователем показан на фото 4.

В шкафу управления (ШУ) расположены платы блока управления (БУ), платы контроллера обработки внешних сигналов управления, источник бесперебойного питания, блок питания и набор коммутационной аппаратуры (реле). На двери шкафа управления снаружи размещена панель местного управления (ПМУ).

Блок управления (БУ) в ШУ содержит комплект плат управления силовыми ячейками преобразователя частоты. Специальная конструкция БУ позволяет осуществлять быструю замену плат управления в случае их неисправности (время замены одной платы составляет 1-3 минуты).

Панель местного управления (ПМУ) предназначена для задания режимов работы преобразователя частоты, индикации текущего состояния и основных параметров преобразователя, а также для редактирования настроек ПЧ. Пример вида окна панели местного управления представлен на фото 5.

Управление режимами работы преобразователя осуществляется с панели местного управления (ПМУ) расположенной на передней двери шкафа ШУ и с помощью внешних дискретных (сухие контакты), аналоговых (0…10 В, 4…20 мА) или цифровых сигналов (RS-485, RS-232, Ethernet), которые поступают из системы управления верхнего уровня.

Фото 4. Внешний вид шкафа управления преобразователем частоты

Фото 5. Внешний вид панели местного управления

Для описания основных алгоритмов работы оборудования обратимся к однолинейной структурной схеме вентиляционной установки ВО-42,5Р3, которая показана на рисунке 4.

Рисунок 4. Однолинейная структурная схема вентиляционной установки ВО-42,5Р3

В структурную схему вентиляционной установки введено пять высоковольтных ячеек с вакуумными контакторами КСО1,..., КСО5, и преобразователь частоты «ЭРАТОН-В-780-6-50-С-11-IP31-УХЛ3.1». Управление электроприводом вентиляционной установки выполняется по сигналам из САУК ВГП. Высоковольтные ячейки КСО1 и КСО2 предназначены для подачи высоковольтного напряжения 6 кВ 50 Гц на статор электродвигателя через ячейку КСО4 и высоковольтную ячейку ВЯ от промышленной сети при отключенном преобразователе частоты. Ячейка КСО1 подает на статор электродвигателя напряжение прямой последовательности фаз, а КСО2 – обратной последовательности фаз. Очевидно, что напряжение на статор электродвигателя может быть подано только через одну из ячеек КСО1, или КСО2. При работающем преобразователе частоты обе ячейки КСО1, КСО2 отключены и выходное напряжение преобразователя подается на статор электродвигателя через ячейку КСО5. При неработающем преобразователе частоты напряжение сети подключено к электродвигателю через одну из ячеек КСО1, или КСО2.

Для плавного пуска вентиляционной установки от преобразователя частоты высоковольтное напряжение 6 кВ 50 Гц подается на силовой вход ПЧ через ячейку КСО4, а выход преобразователя подключается к статору электродвигателя через ячейку КСО5. Ячейки КСО1 и КСО2 отключены. После поступления сигнала на пуск вентилятора в шкаф управления (ШУ) преобразователем из САУК ВГП производится плавный частотный разгон вала электродвигателя и вентилятора преобразователем частоты до скорости, близкой к синхронной.

Номинальная мощность на валу вентилятора ВО-42,5Р3 с учетом его КПД не превышает 4480 кВт. При номинальных оборотах вала электродвигателя 745 об/мин момент сопротивления на валу вентилятора составляет величину 57,4 кНм. Номинальный момент электродвигателя составляет величину 74,4 кНм. Разница номинальных моментов на валу вентилятора и электродвигателя равна 74,4 – 57,4 = 17 кНм. Для обеспечения минимального времени пуска вентилятора 5 секунд преобразователь частоты должен поддерживать разницу момента сопротивления вентилятора и момента электродвигателя в течение всего разгона не менее 16 кНм, что менее разницы номинальных моментов электродвигателя и вентилятора. Отсюда следует, что преобразователь частоты с номинальным током нагрузки 780А и активным током нагрузки 625А обеспечит требуемое минимальное время пуска вентилятора 5 секунд без перегрузки по току преобразователя частоты.

После достижения подсинхронной скорости производится автоподстройка амплитуды, частоты и фазы напряжения электродвигателя к напряжению сети 6 кВ 50 Гц с помощью специальных цифровых регуляторов в системе управления преобразователем. Для измерения напряжений электродвигателя и сети используются высокоточные датчики фирмы LEM. После автоподстройки напряжений электродвигателя и сети производится замыкание контактора в КСО1 и размыкание контактора в ячейке КСО5. В результате этих действий электродвигатель переводится на питание от сети 6 кВ 50 Гц.

Для обратного перевода электродвигателя на питание от преобразователя частоты производится фазо-частотная автоподстройка напряжения на выходе преобразователя частоты к напряжению электродвигателя, после чего замыкается контактор в ячейке КСО5 и размыкается контактор в ячейке КСО1. В результате производится обратный байпас электродвигателя с сети на ПЧ. Далее производится частотное торможение электродвигателя с рассеиванием энергии торможения в резисторах БРТ силовых ячеек преобразователя. Скорость торможения в ТТ не задана и ограничена возможностями рассеяния энергии в резисторах БРТ.

Реверс направления вращения электродвигателя и вентилятора обеспечивается за счет частотного регулирования с переходом скорости электродвигателя через нулевое значение и реверсом фаз с прямой последовательности на обратную последовательность. После достижения подсинхронной скорости вала электродвигателя, вращающегося в обратном направлении, производится автоподстройка амплитуды частоты и фазы напряжения преобразователя частоты с напряжением обратной последовательности ячейки КСО2, которая замыкается, а ячейка КСО5 размыкается. Далее торможение и реверс производятся аналогично описанному выше.

По командам из САУК ВГП может быть выполнен прямой пуск электродвигателя от сети 6 кВ 50 Гц.

Преобразователь частоты имеет следующие встроенные защиты и блокировки:

максимальная токовая защита;
перегрузка по току;
повышенное/пониженное напряжение питания;
асимметрия тока;
последовательность чередования фаз;
дуговая защита.

5. Инструкции по монтажу и эксплуатации поставляемого оборудования

Монтаж поставляемого оборудования выполняется силами Заказчика или специализированной организации. Инструкция по монтажу оборудования предоставляется на стадии заключения договора и поставки оборудования.

Руководство по эксплуатации на преобразователь частоты предоставляется вместе с оборудованием.

6. Ведомость спец. инструментов и принадлежностей, необходимых для монтажа и пусконаладочных работ

Специальных инструментов для монтажа и пусконаладочных работ не требуется.

Необходимые инструменты и оборудование для проведения пусконаладочных работ имеются у наших специалистов группы сервиса, сотрудники которой выполняют пусконаладочные работы.

7. Ведомость запасных частей

Перечень запасных частей приведен в Таблице 2.

Таблица 2

№	Наименование	Кол-во
1	Силовая ячейка преобразователя частоты	1
2	Платы блока управления	1 комп.
3	Электровентилятор	1

8. Перечень предоставляемых услуг по шефмонтажу и пусконаладочным работам

Перечень услуг, предоставляемых ЗАО «ЭРАСИБ», по шефмонтажу и пусконаладочным работам приведен в Таблице 3.

Таблица 3

№	Наименование услуг	Кол-во
1	Работы по согласованию спецификации, контролю сборки	1
2	Тестирование ПЧ	1
3	Шефмонтаж и настройка ПЧ на объекте покупателя	1

В состав ЗАО «ЭРАСИБ» входит мобильная группа сервиса, базирующаяся в г. Новосибирске, которая выполняет шеф-монтажные и пусконаладочные работы на стадиях монтажа и ввода оборудования в эксплуатацию.

Группа сервиса также обеспечивает контроль и высокое качества работы оборудования в течение гарантийного и послегарантийного срока эксплуатации.

Склад дополнительных запасных частей находится в ЗАО «ЭРАСИБ» (г. Новосибирск). Подвоз запасных частей на горнодобывающие предприятия Кузбасса оперативно обеспечивается группой сервиса на автомобильном транспорте ЗАО «ЭРАСИБ».

Галерея

Вернуться к списку