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利德華福高壓變頻器驅動帶變轉矩負載同步電機運行情況總結
浙江巨化股份有限公司合成氨廠機動科主任工程師 方蔚
2006年4月18日，北京利德華福電氣技術有限公司制造的同步機高壓變頻器在我廠驅動CO2壓縮機同步電機開車成功并投入生產系統試運行。我廠的CO2壓縮機為變轉矩負載，高壓變頻器用于變轉矩負載的高壓同步電機調速填補了我國在高壓同步電機調速方面的空白。由于眾所周知的原因，行業中習慣的認為變轉矩負載的高壓同步電機難以進行軟啟動和調速。但是另一方面，生產過程中又要求對這類負載進行調速，便于進行生產負荷的調整和節能。因此，變轉矩負載的高壓同步電機調速就成了行業中一直以來想要解決的問題。在此，就該現場試運行的有關情況作簡要介紹：
一、 基本數據
1、 高壓變頻器參數
型號：HARSVERT—S06/130 1250KVA 6kV 50Hz
生產標準：Q/CPBLH003-2004
2、 高壓同步電動機參數
型號：TDK1000—48 1000kW/125轉/分/116.5A，COSΦ=0.9(超前)，ULC=116.5V， ILC=205A
3、 CO2活塞式壓縮機參數
型號：N—50/200 二氧化碳壓縮機，排氣量：50米3/分 軸功率880kW，轉速：125轉/分
吸入絕對壓力：1Kg/cm2，排出絕對壓力：201Kg/cm2，外形：13145×4646×3750
汽缸直徑：920/720/380/210/110（mm），凈重：5000Kg，活塞行程：800mm
1964年，上海大隆機器廠制造
二、 試運行試車過程
首先，根據高壓同步電機的特點，確定采取帶勵零速變頻啟動的方式，啟動時勵磁電流的選取對于順利啟動非常重要。
活塞壓縮機負載在運行時轉矩脈動大，而且設計轉速較低。由于負載的設計轉速越低，電機級數就越多，同步電機定子與轉子的圓周幾何空間角等效的電角度越大，例如48極電機其定子與轉子的圓周一周相當于24×360=8640º電角度。也就是圓周的1度相當于24º電角度，因而同樣的轉矩脈動將造成同步電機的轉子電角度更大的擺動，從而導致變頻器輸出電流和輸出功率的更大的波動。
另外，由于活塞式壓縮機裝有輔助工頻啟動的平衡塊，當平衡塊下落時，壓縮機處于能量回饋狀態，極容易造成變頻器直流母線過壓。
因此，可以說活塞式壓縮機的變頻啟動過程是一個較為復雜的動態過程，啟動時各參數的選取將直接影響到啟動的成功與否。
如果采用過大的勵磁電流，在空載輕轉矩條件下，平衡塊下落會造成電機轉子磁極軸線超前定子合成磁極軸線，此瞬間同步電機相當于同步發電機，那么轉子的轉矩變化將使同步電機相當于同步發電機運行，由于勵磁電流較大，電機的氣隙磁場較強，電機將發出較大的功率，并通過泵升效應使高壓變頻器發生過電壓故障而跳車。在此我們通過探索和分析，找到了相應的途徑并予以解決，使試開車得以進一步繼續。
其次，一旦將高壓變頻器帶電機啟動到35Hz以上時，壓縮機將加負荷，此時隨著電機定子電流的加大，顯然相應的必須調大轉子勵磁電流，這里存在一個勵磁電流過大會造成過電壓，而太小不能及時跟上必須的過轉矩又有可能導致同步電機失步，引起持續振蕩而過電流跳車。通過摸索我們找到了解決的辦法。根據以上的分析和前幾次試驗的教訓制定下面的步驟進行開車取得成功。
1.化肥車間#1CO2高壓同步電機變頻帶工藝負荷運行步驟
1.1根據從4月12日至17日的包括空載、模擬帶載試驗，現化肥車間工藝上同意將#1CO2高壓同步電機變頻調速裝置帶工藝負荷運行。并已落實到位萬一故障跳車的處理措施預案，確認不會引起生產及設備的事故。
1.2動力車間已具備好操作票，并將變頻器室安裝好通風機已可以運行。高壓同步電機變頻器生產廠已將變頻器調試至遠控遠調狀態。
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