西門子低壓變頻器(G120)在石化、化工行業(yè)應用

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西門子低壓變頻器(G120)在石化、化工行業(yè)應用

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

1　西門子低壓變頻器(G120)的技術特點

1) 模塊化： 該變頻器是一個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功率模塊和所接的電機進行控制和監(jiān)控。它支持與本地或中心控制的通信并且支持通過監(jiān)控設備和輸入/輸出端子的直接控制。功率模塊支持的電機的功率范圍為0.37 ～250 kW。功率模塊由控制單元里的微處理器進行控制。高性能的 IGBT 電機電壓脈寬調制技術和可選擇的脈沖頻率的采用，使得電機運行極為靈活可靠。多方面的保護功能可以為電機提供更高一級的保護。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級進線濾波器； 進線電抗器；制動電阻；輸出電抗器等。

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

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行時間顯著加長。這一特點主要基于以下幾個方面： 所有熱損耗的散熱通過外置的散熱片；通風風道中沒有電子器件；控制單元采用標準的自然對流散熱；所有冷卻空氣流經(jīng)散熱片。

4) 變頻器調試軟件 STARTER： 該軟件可以對該變頻器進行調試和維護。對于簡單的調試，它可以提供操作向導以加快調試過程，同時也提供界面友好的，與傳動相關的復雜解決方案。其基本功能有： 基本參數(shù)調試，快速參數(shù)調試，參數(shù)恢復出廠，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)場的應用

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)，配電間內的腐蝕性氣體超標。原配電間內安裝的變頻器，由于使用時間較長、電磁輻射干擾以及腐蝕性氣體侵蝕造成了變頻器的運行不穩(wěn)定、故障頻發(fā)，電路板及接線端子的銹蝕嚴重，經(jīng)常出現(xiàn)停機的現(xiàn)象，對于維護和修理的難度非常大。客戶經(jīng)過綜合調研和考慮，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準配電柜，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設備較多，變頻器配置了輸入側電抗器，既能阻止來自電網(wǎng)的干擾，又能減少整流單元產(chǎn)生的諧波電流對電網(wǎng)的污染。同時考慮到了負載線路過長加裝了輸出側電抗器，有效抑制變頻器的IGBT開關時產(chǎn)生的瞬間高電壓，減少此電壓對電纜絕緣和電機的不良影響。

經(jīng)過一段時間的運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、溫升保護等多項保護功能，并且抗干擾能力較強，運行穩(wěn)定。帶涂層的模塊，防止了腐蝕性氣體的損害，運行至今無故障發(fā)生。

2.2大慶宏偉慶化空冷風機新增變頻項目(化工行業(yè))

大慶宏偉慶化公司新建裝置的冷卻塔空冷風機均采用改變頻器進行控制。根據(jù)用戶的要求，變頻器柜設有工/變頻轉換開關，變頻器配置輸入電抗器、輸出電抗器，保證了功率因數(shù)并解決了電機電纜距離過長對電動機的影響。變頻器輸入側裝有西門子的快融保險，保證了變頻器或者負載短路的情況下快速隔離故障。

基于西門子G120變頻器模塊化設計的靈活優(yōu)點，為客戶選用了PM250S的功率單元。該單元采用了一種創(chuàng)新的電路設計，它可以與電源之間進行能量交換?？稍试S再生的能量回饋到電網(wǎng)，達到節(jié)能的目的。PM250S功率單元憑借可回饋高達65%的制動能量反饋功能，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，該變頻器在此項功能的應用中得到了客戶的高度肯定。

3　低壓變頻器(G120)的應用前景

西門子G120這種全新的模塊化變頻器顛覆了傳統(tǒng)的設計理念。隨著國內工業(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、化工及其他領域的現(xiàn)場應用證明，在用于風機、泵類設備驅動控制場合取得了顯著的節(jié)電效果的同時，又增強了變頻器的穩(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備維護、維修費用，直接和間接經(jīng)濟效益十分明顯。(深圳市英億達大成科技有限公司毛忠新)