西門子低壓變頻器(G120)在石油化工行業(yè)的應(yīng)用

在技術(shù)改造項目中，變頻器的投入和使用，節(jié)能效果是顯而易見的。在新建項目中，變頻器在風(fēng)機、水泵中的應(yīng)用也深入到鋼鐵、石油、化工各個行業(yè)，節(jié)能效果為大家所共識，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(shù)特點

1) 模塊化。西門子SINAMICS G120低壓變頻器是1個由多種不同功能單元組成的模塊化變頻器。其主要單元： 控制單元(CU)，功率模塊(PM)?？刂茊卧梢园凑諑追N不同的方式對功率模塊和所接的電機進行控制和監(jiān)控。它支持與本地或中央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的功率范圍為0.37～250.00kW。功率模塊由控制單元的微處理器進行控制。高性能的 IGBT電機電壓脈寬調(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。

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(yīng)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(nèi)部設(shè)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，且符合 EN 954-1，Cat. 3 和 IEC 61508 SIL 2 的標(biāo)準和要求： 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)。

3) 創(chuàng)新的冷卻理念和加涂層的電子模塊?？梢允棺冾l器的使用壽命和高效運行時間顯著加長。該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(fēng)風(fēng)道中沒有電子器件，控制單元采用標(biāo)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(diào)試軟件 STARTER?？梢詫υ撟冾l器進行調(diào)試和維護，對于簡單的調(diào)試，它可以提供操作向?qū)б约涌煺{(diào)試過程，同時也提供界面友好的，與傳動相關(guān)的復(fù)雜解決方案?；竟δ埽?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)場的應(yīng)用

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臨近污水處理區(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?？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老的變頻器。

a) 根據(jù)用戶的要求更換了原來的老式GGD柜體，換成了威圖的標(biāo)準配電柜，配置的該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。

b) 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)生的諧波電流對電網(wǎng)的污染。同時考慮到了負載線路過長加裝了輸出側(cè)電抗器，有效抑制變頻器的IGBT開關(guān)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，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) 大慶宏偉慶化空冷風(fēng)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(fēng)機均采用該變頻器進行控制。根據(jù)用戶的要求，變頻器柜要求設(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)并解決了電機電纜距離過長對電動機的影響。變頻器輸入側(cè)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。

眾所周知，冷卻塔的風(fēng)機慣性都比較大，減速過程中負載會發(fā)電反送到變頻器，經(jīng)常造成變頻器直流部分過壓報警或停機的情況。用戶建議采用變頻器加裝制動單元和制動電阻的方式來抑制減速過程中直流電壓高的問題。這樣既增加了客戶的投入成本，又因為增加的制動電阻等設(shè)備造成了配電柜內(nèi)空間緊張及柜內(nèi)溫度高等情況。

基于該變頻器模塊化設(shè)計的靈活優(yōu)點，選用了PM250S的功率單元。它采用了一種創(chuàng)新的電路設(shè)計，可以與電源之間進行能量交換。這種創(chuàng)新的電路可允許再生的能量回饋到電網(wǎng)，達到節(jié)能的目的。它憑借可回饋高達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。

3 低壓變頻器(G120)的應(yīng)用前景

西門子G120全新的模塊化變頻器顛覆了傳統(tǒng)的設(shè)計理念。隨著中國工業(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)場應(yīng)用證明，在用于風(fēng)機、泵類設(shè)備驅(qū)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。(深圳市英億達大成科技有限公司毛忠新)