中压变频器在动平衡测试台中的应用

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1、中压变频器在动平衡测试台中的应用作者：王珊部门：基建装备处岗位：电气技术员摘要：针对我厂转子高速动平衡测试台能耗高、效率低的状况，引入西门子GM150系列大功率中压变频器，重新设计整合整个系统，将原有开环汽轮机驱动改造为闭环电机驱动，达到提高调速准确性及降低能耗的实际效果。本文以动平衡测试台驱动系统的节能改造为背景详细介绍其系统主体架构及实际调整应用情况。关键词：中压变频器，自动化集成，测试台系统，节能改造TheApplicationofMedium-VoltageDriveConverterinDynamicBalanc

2、eTest-BedSystemAbstract:ThisarticleintroducesSiemensGM150seriesmedium-voltagedriveconverterandintegratestheentiresystemtosolvetheproblemofhigh-energyconsumptionandlowefficiency.Theoldopen-loopsteamturbinedrivesystemisreplacedbyaclosed-loopmotordrivesystem,whichcan

3、greatlyimprovespeedaccuracyandreduceenergyconsumption.Thisarticlebasedontherebuildingofhigh-speeddynamicbalancetest-bedsystemdescribesdetailsofthesystemarchitectureandtheactualadjustment.KeyWords:Medium-voltagedriveconverter,Automationintegration,Test-bedsystem,En

4、ergysaving0引言我厂一台200T汽轮机转子高速动平衡测试台，整个系统包括驱动系统、控制系统、辅助系统和动平衡测试系统四大部分。驱动系统原采用一台8000kW汽轮机驱动，需为其专门配套三台20T锅炉以提供蒸汽，长久以来，能耗高，效率低，污染大，试验过程繁琐。此外，原汽轮机驱动使用蒸汽调节阀进行开环控制，转速稳定性差，试验可重复性低，给生产带来诸多问题。针对此等现状，对其驱动系统进行了电气化改造，通过中压变频器配合两台串联连接的4000KW中压变频电机来提供转子高速动平衡试验的原动力，并且由升速齿轮箱实现被试汽轮机转

5、子的高速旋转。采用变频驱动系统后，可将被试汽轮机转子的转速实时反馈至控制系统，实现驱动系统的闭环控制，控制精度可达1‰以上，可大大提高汽轮机转子动平衡试验的精度。本文主要以动平衡测试台驱动系统电气化改造为基础，围绕中压变频器探讨整个驱动系统自动化集成控制方案的设计与应用，并对变频器的PI调节及双电机联合调整作简要说明。1GM150中压变频器SINAMICSGM150系列中压变频器，是西门子公司全新推出的大功率中压变频调速装置。它通过一个标准程序，对0-9000rpm范围内的旋转速度进行精确的控制，获得极高的动态性能和完美的

6、控制特性。输入可从2.3kV-7.2kV各档电压任选，输出容量0.6kVA-28MVA，能显著节约运行成本。它采用电压源型矢量控制技术，三电平设计，具有较高的功率因数，并拥有灵活强大的通讯功能；使用成熟可靠的高压HV-IGBT/IGCT器件，模块化结构简单紧凑，可用于控制多种厂家生产的变频电机，广泛应用于大型设备的传动系统。本项目采用两台GM150中压变频器，分别与两台西门子H-CompactPlus系列中压电机相配合，第5页共5页转速范围0-1800rmp，变频器主要技术参数如表1所示。额定输入电压2×2200VAC输出

7、电压范围0-4160VAC输出频率范围0-250Hz额定容量5000kVA表1GM150变频器主要技术参数0系统设计根据系统要求整合改造后的驱动系统和原有辅助系统及动平衡测量系统后，设计出改造后的动平衡测试台整体架构，整个系统主要包括驱动系统、控制系统、辅助系统和动平衡测试系统四大部分。其中，主体部分为驱动系统，配合整个试验完成还需添加多个辅助系统，各系统间通过PLC程序进行自动化集成，相互通信联锁以完成整个试验。下文将对其作展开论述。控制系统PLC集控系统（操作台）辅助系统真空系统润滑系统水冷系统风冷系统驱动系统单轴伸电

8、机双轴伸电机升速齿轮箱测试台架制动电阻1#制动电阻2#GM1501#GM1502#转子试验真空仓动平衡测量系统图1动平衡测试台系统架构0.1驱动系统驱动系统是整个测试台系统改造的核心部分，其硬件结构如图2所示。6kV电网高压开关柜电机及制动电阻变频器变压器负载汽轮机转子第5页共5页图2驱动系统结构本项目