Устройства плавного пуска, преобразователи частоты для регулирования скорости высоковольтных электродвигателей

Устройство безударного плавного пуска УБПВД-ВЦ

Назначение

Устройства плавного пуска УБПВД-ВЦ
Устройства УБПВД-ВЦ предназначены для плавного пуска высоковольтных асинхронных и синхронных электродвигателей механизмов с "вентиляторной" (квадратично зависимой от скорости) характеристикой нагрузочного момента (центробежные компрессоры, насосы, вентиляторы, дымососы, эксгаустеры и другие аналогичные механизмы).

Функции

Устройства плавного пуска УБПВД-ВЦ обеспечивают:

- проверку исправности тиристоров перед началом пуска двигателя;
- плавное нарастание тока двигателя до величины начального токоограничения, обеспечивающего трогание двигателя с места;
- формирование заданного токоограничения по времени для обеспечения разгона электродвигателя;
- фиксацию окончания разгона и выдачу сигнала на включение высоковольтного выключателя, подключающего двигатель напрямую к сети по окончании разгона;
- контроль времени разгона двигателя и выдачу сигнала на прекращение пуска при превышении заданного времени разгона.

 

Устройства плавного пуска УБПВД-ВЦ обеспечивает следующие виды защит:

  • максимально-токовую;
  • время-токовую;
  • от превышения заданного времени пуска двигателя;
  • от обрыва фазы главных цепей и неполнофазного пуска;
  • от неисправности тиристоров;
  • от неисправности устройств формирования импульсов управления тиристорами.

Основные особенности конструкции и принцип работы устройств плавного пуска

Устройства, выполненные по принципу тиристорного регулятора напряжения, обеспечивают ограничение скорости нарастания и значения пускового тока электродвигателя изменением углов отпирания тиристоров через систему импульсно-фазового управления (СИФУ). В течение заданного времени пуска электродвигателя происходит плавное нарастание напряжения на обмотках статора от нуля до номинального значения.

Пусковой ток увеличивается плавно с заданным токоограничением, не создавая ударных электромагнитных моментов, отрицательно сказывающихся на электродвигателе и механизме.

Устройства плавного пуска УБПВД-ВЦ имеют цифровую систему управления, обеспечивающую удобное программирование настройки параметров.

В устройствах плавного пуска предусмотрена связь по высокопроизводительному интерфейсу RS-485 для возможности дистанционного управления от АСУ ТП. Использование удобного пользовательского интерфейса обеспечивает максимально-улучшенные сервисно-эксплуатационные характеристики устройств плавного пуска.

Схема плавного пуска электродвигателей УБПВД-ВЦ тиристорным регулятором напряжения

Схема плавного пуска электродвигателей УБПВД-ВЦ тиристорным регулятором напряжения

Силовая часть устройств состоит из трех тиристорных высоковольтных блоков, установленных на выкатных элементах в каждой фазе главных цепей устройства, высоковольтных разъединителей, позволяющих отключать вводы и выводы устройства, высоковольтных трансформаторов тока для обеспечения обратной связи по току и ограничителей напряжения на вводе устройства, соединенных в звезду, и вводе-выводе тиристорных высоковольтных блоков.

Каждый тиристорный высоковольтный блок содержит два силовых блока из трех (для исполнений на 6 кВ) и из пяти (для исполнений на 10 кВ) последовательно-соединенных высоковольтных тиристоров. Тиристоры выбраны с таким расчетом, что при выходе из строя одного тиристора в каждом из силовых блоков ("закоротка" во время работы). Устройство остается работоспособным, а оставшиеся в работе тиристоры в закрытом состоянии выдерживают рабочее напряжение.

Силовые блоки включены встречно-параллельно и каждый тиристор одного блока соединен с соседним другого блока, образуя реверсивные пары, состояние каждой из которых контролируются блоками контроля с высоковольтной оптронной развязкой. Информация об исправном состоянии тиристоров перед пуском разрешает начать процесс регулируемого пуска двигателя (сигнализация "Разрешение включения"). Для постоянного контроля состояния тиристоров может быть введён дополнительно блок высоковольтных резисторов, подключаемый к выводам тиристорных высоковольтных блоков.
 

Однолинейная схема плавного пуска электродвигателей УБПВД-ВЦ

Однолинейная схема плавного пуска электродвигателей УБПВД-ВЦ

ВТБ – высоковольтные тиристорные блоки
QSл – линейный разъединитель
QSш – шинный разъединитель
ОПН – ограничитель напряжений
ТТ – трансформатор тока

Высоковольтные R-C цепи подключаются к каждой реверсивной паре тиристоров для защиты последних от коммутационных перенапряжений.

Для выравнивания напряжений между последовательно соединенными парами тиристоров в закрытом состоянии предусмотрены делители напряжения на высоковольтных резисторах, включенных последовательно с входными цепями высоковольтных оптронных развязок, параллельно которым установлены защитные стабилитроны.

К зажимам "управляющий электрод-катод" силовых тиристоров подключены блоки ввода высоковольтных импульсных развязывающих трансформаторов, первичные обмотки которых для управления каждым силовым блоком соединены по схеме токовой петли. По этой схеме во всех блоках ввода одной токовой петли вырабатываются импульсы управления тиристорами одного силового блока для одновременного отпирания последних.

В устройствах плавного пуска УБПВД-ВЦ предусмотрены 4 регулируемые уставки начального токоограничения с равномерной шкалой от 1,0 до 4,0 Iном для обеспечения возможности запуска с помощью одного устройства нескольких двигателей разной мощности, а также регулируемые уставки времени разгона в пределах до 60 с, выбираемые дистанционно.

В устройствах плавного пуска предусмотрена связь по высокопроизводительному интерфейсу RS-485 для возможности дистанционного управления от АСУ ТП. Использование удобного пользовательского интерфейса обеспечивает максимально-улучшенные сервисно-эксплуатационные характеристики устройства.

Устройства плавного пуска УБПВД-ВЦ имеют следующие виды сигнализации:
  • "Готовность" - готовность устройства к работе;
  • "Окончание пуска" - завершение пуска;
  • "Окончание разгона" - завершение разгона;
  • "Разрешение включения" - исправность тиристоров главных цепей устройства перед пуском двигателя;
  • "Отключение РВЗ разрешено" (РВЗ – разъединитель высоковольтный с заземлителем);
  • "Отключение РВЗ запрещено".

Номинальное напряжение вспомогательных цепей устройства: трехфазное переменного тока (линейное) - 100 В, однофазное – 220 В.
Допустимые колебания: напряжения вспомогательных цепей от плюс 10% до минус 40% от номинального значения, частоты 2% от номинального значения.
Допустимые колебания напряжений силовых цепей 6 кВ и 10 кВ должны соответствовать ГОСТ 13109.

Электрическая прочность изоляции силовых цепей устройств плавного пуска соответствует ГОСТ 1516.1 и выдерживает испытательное напряжение переменного тока частотой 50 Гц 32 кВ (для устройств с номинальным напряжением главных цепей класса 6 кВ) и 42 кВ (для устройств с номинальным напряжением главных цепей класса 10 кВ), цепей управления, блокировки и сигнализации – 2 кВ.
Устройство безударного плавного пуска УБПВД-ВЦ
Устройство безударного плавного пуска УБПВД-ВМ

Назначение

Устройства безударного пуска УБПВД-ВМ Устройство УБПВД-ВМ (фирменное название CYBERSTART®) предназначено для безударного плавного пуска высоковольтных асинхронных и синхронных электродвигателей 6…10 кВ мощностью до 16000 кВт механизмов с "вентиляторной" (квадратично зависимой от скорости) характеристикой нагрузочного момента (насосы, вентиляторы, дымососы, центробежные компрессоры, эксгаустеры и другие аналогичные механизмы).

Функции

В отличие от большинства устройств плавного пуска, в которых реализован лишь контроль источников питания, устройство CYBERSTART® обеспечивает:
  • непрерывный контроль исправности оконечных каскадов формирователей импульсов
  • контроль исправности всех тиристоров с возможностью просмотра их состояния на пульте управления или мониторах системы АСУ
  • поблочный контроль напряжений питания
  • контроль исправности оптоволоконных соединений между узлами устройства
  • контроль наличия связи между интеллектуальными модулями системы
  • предпусковой контроль управляемости тиристоров при наличии высокого напряжения
  • диагностику иных отказов

Электронные защиты:

  • максимально-токовую
  • время-токовую
  • от превышения заданного времени пуска двигателя
  • от обрыва фазы главных цепей и неполнофазного пуска
  • от неисправности тиристоров
  • от неисправности устройств формирования импульсов управления тиристорами
  • от повышения напряжения в силовой сети
  • от понижения напряжения в силовой сети
  • от неисправности вторичных источников питания
  • от неправильного чередования фаз силовой сети

Основные особенности конструкции и принцип работы

Устройство, выполненное по принципу тиристорного регулятора напряжения, обеспечивает ограничение скорости нарастания и значения пускового тока электродвигателя изменением углов отпирания тиристоров через систему импульсно-фазового управления. Пусковой ток увеличивается плавно, с заданным токоограничением, не создавая ударных электромагнитных моментов, отрицательно сказывающихся на электродвигателе и механизме.

Режим работы устройства — кратковременный (S2) по ГОСТ 183-83. Устройство допускает работу в повторно-кратковременном режиме (S3) при условии осуществления последовательно без пауз не более трех пусков с последующей паузой не менее 30 минут на охлаждение силовых тиристоров или единичных пусков с паузой на охлаждение не менее 10 минут.

Устройство обеспечивает запуск, как одиночного двигателя, так и группы двигателей. В последнем случае устройство работает совместно с переключателями нагрузки на основе вакуумных выключателей, вакуумных контакторов или управляемых разъединителей. Количество переключателей нагрузки соответствует числу запускаемых двигателей (кроме случая запуска одиночного двигателя, где переключатель нагрузки не требуется).

Устройство обеспечивает выбор следующих режимов управления пуском:

- дистанционное управление (с пульта управления, автоматизированного рабочего места энергетика АРМ, автоматизированной системы управления технологическими процессами АСУ ТП);
- местное управление (с использованием встроенного пульта устройства).

Устройство CYBERSTART® сконструировано с использованием концепции "распределенной системы" и состоит из четырех интеллектуальных модулей: модуля центрального процессора и трех контроллеров фаз, связанных с центральным процессором по оптическим каналам и обеспечивающих управление тиристорами каждой из фаз. Достоинствами такого построения является значительно возросшие надежность и живучесть системы. Поскольку все модули обладают как средствами самодиагностики, так и способностью контролировать адекватность сигналов своих "соседей", отказ любого модуля легко обнаруживается и принимаются меры по предотвращению развития аварийного процесса - в течение 20 мс тиристоры отключаются уцелевшими модулями распределенной системы
Наличие широких диагностических возможностей обеспечивает эффективную профилактику выхода из строя дорогостоящих силовых элементов из-за неисправностей низковольтной электроники.

В дополнение к системе диагностики в CYBERSTART® применен оригинальный способ формирования импульсов управления тиристорами, представляющий собой сочетание технологии "back-porch" с проверенным временем методом токовой петли. Благодаря достигнутой оптимизации параметров управляющих импульсов исключается возможность постепенной деградации свойств тиристоров, что характерно для многих устройств плавного пуска. Кроме того, значительно снижена нагрузка источников питания и импульсных элементов устройства, что повысило их надежность.

Устройство CYBERSTART® имеют встроенный пульт управления с пленочной клавиатурой и вакуумно-флуоресцентным индикатором. По желанию заказчика CYBERSTART® может комплектоваться touch-панелью. Система управления питается от сети оперативного тока напряжением =220 В/~220 В, при этом обеспечивается работоспособность системы управления устройства в диапазоне напряжений от 100 до 240 В.

В устройствах предусмотрена связь по высокопроизводительному интерфейсу(RS-485, CAN, Ethernet и др.) для возможности дистанционного управления от АСУ ТП. Использование удобного пользовательского интерфейса обеспечивает максимально-улучшенные сервисно-эксплуатационные характеристики устройства.

 

Устройства относятся к комплектным распределительным устройствам среднего напряжения специализированного назначения.
Устройство безударного плавного пуска УБПВД-ВМ
Устройство безударного плавного пуска УБПВД-С и регулирования скорости УБПВД-СР

Назначение

Устройство безударного плавного пуска УБПВД-С и регулирования скорости УБПВД-СР Устройство УБПВД-С предназначено для осуществления частотного пуска синхронных электродвигателей, используемых в качестве привода исполнительных механизмов с тяжелыми условиями пуска, таких как шаровые мельницы, конвейеры, турбокомпрессоры большой единичной мощности, вентиляторы с большими инерционными массами, насосы-компрессоры с большим начальным моментом сопротивления.

Функции

Устройство УБПВД-С обеспечивает максимальную надежность и качество при эксплуатации электромеханической системы вследствие наличия развитого набора защит:

 

  • максимально-токовую;
  • время-токовую;
  • от превышения заданного времени пуска двигателя;
  • от обрыва фазы главных цепей и неполнофазного пуска;
  • от неисправности тиристоров;
  • от неисправности устройств формирования импульсов управления тиристорами.
  • по повышения напряжения в силовой сети;
  • от понижения напряжения в силовой сети;
  • от неисправности вторичных источников питания;
  • от неправильного чередования фаз силовой сети.

Особенности конструкции и принцип работы

УБПВД-С выполнено по схеме с зависимым тиристорным инвертором тока и обеспечивает:

- пусковой момент двигателя до 1,3 Мном (Мном - номинальный момент двигателя);
- частотное регулирование с плавным повышением скорости, автоматическим поддержанием необходимого момента на валу двигателя и током потребления не более 1,5Iном.

Двухконтурная система регулирования устройства осуществляет разгон в широком интервале времен пуска с формированием требуемой траектории движения.
Цифровая система управления устройства выполнена на основе сигнального процессора.

На рисунке приведена схема зависимого тиристорного инвертора, который включает в себя трехфазный токоограничивающий реактор РТ, трехфазный высоковольтный тиристорный выпрямитель U, сглаживающий реактор СР и зависимый тиристорный инвертор UZ. Двигатель запускается в режиме регулирования частоты с включенным возбуждением. До частоты 5 Гц осуществляется принудительная коммутация тиристоров инвертора UZ прерыванием тока тиристорами выпрямителя U. В дальнейшем ЭДС двигателя становится достаточной для коммутации тиристоров инвертора и последний переходит в режим естественной коммутации.

Увеличением напряжения выпрямителя и частоты тока двигатель разгоняется до синхронной скорости и после синхронизации ЭДС двигателя и напряжения сети включается быстродействующий выключатель Qш, подключая двигатель к сети через токоограничивающий реактор РТ, шунтируя устройство УБПВД-С.
Реакторы РТ и РС поставляются комплектно с устройством, если это оговорено при заказе.

Структурная схема алгоритма управления УБПВД-С выполнена по принципу подчиненного регулирования с настройкой каждого контура на модульный оптимум. Для формирования обратных связей по скорости и угловому положению ротора, потокосцеплению двигателя используется оригинальный алгоритм, отдельные элементы которого применены для синхронизации системы импульсно-фазового управления выпрямителя и возбудителя, а также измерения углового положения вектора напряжения сети. Так как тиристоры – приборы с неполной управляемостью, то коммутация вентилей инвертора осуществляется за счет ЭДС двигателя, что накладывает строгие ограничения на электромагнитный режим и обуславливает специфическую структуру регулятора внутреннего контура. Система импульсно-фазового управления СИФУ реализована по вертикальному принципу, то есть основана на сравнении пилообразного опорного сигнала с уставками. Система управления выпрямителем выполнена двухконтурной с регулятором скорости и регулятором тока, сигнал с выхода которого суммируется с сигналом с узла функционального преобразования ЭДС (пропорциональным скорости электродвигателя) и используется для регулирования углов управления тиристорами выпрямителя.

Система управления выпрямителем и инвертором реализована в цифровом виде в блоке МУЦСУ.
Устройство допускает три пуска подряд с последующей паузой не менее 1,5 часа и каждый последующий единичный пуск с паузой на охлаждение тиристоров не менее 0,5 часа.

Примечание – Величины интервалов и перерыва устанавливаются по согласованию с заказчиком.

 

Схема зависимого тиристорного инвертора тока УБПВД-С

Схема зависимого тиристорного инвертора тока УБПВД-С

В устройстве УБПВД-С реализованы функции логического контроллера и возможность программных заданий настроек параметров устройства. Пользователь может осуществлять программную коррекцию регуляторов, выбирать кривую пуска, ограничение тока, время разгона, аварийный останов и формировать траекторию торможения по желанию Заказчика. Устройство УБПВД-С легко встраивается в разработанную систему поочередного пуска высоковольтных двигателей, выполненную на базе промышленного контроллера. Алгоритмические решения дискретного и параметрического управления насосными агрегатами в функции давления в трубопроводе и отличительные особенности разработанного устройства УБПВД-С являются оптимальными для применения в системах плавного пуска и регулирования насосных агрегатов.

Устройства УБПВД-С защищены свидетельством на полезную модель. Сертификат соответствия № ССВЭ RU.МО64.Н.00672.

Устройства имеют следующие виды сигнализации:

 

  • об исправности тиристоров главных цепей при подаче на них напряжения – разрешение включения;
  • наличие напряжения вспомогательных цепей;
  • готовность устройства к работе;
  • окончание пуска (завершение пуска, отключение устройства);
  • окончание разгона;
  • готовность возбудителя;
  • о состоянии высоковольтных выключателей (головного, рабочего, пускового);
  • о срабатывании отдельных видов защит.

Устройства безударного пуска УБПВД-СР

Назначение

Устройство УБПВД-СР, имеющие усиленное охлаждение силовых модулей предназначено для регулирования скорости высоковольтных синхронных двигателей в диапазоне скоростей от 15 % до 100. При этом для механизмов с вентиляторной характеристикой нагрузочного момента электродвигатель должен иметь запас по мощности 20-25 % по отношению к мощности, требуемой механизмом, а для электродвигателей механизмов с нагрузочным моментом независящим от скорости (шаровые мельницы, нагруженные конвейеры и другие механизмы) требуется дополнительное охлаждение. Система регулирования скорости на базе устройства УБПВД-С с зависимым инвертором тока, в котором используются тиристоры с фазовым управлением, в 3-5 раз дешевле преобразователей частоты на базе IGBT или IGCT приборов, менее сложная, а, следовательно, более надежна и проста в эксплуатации.

 

Функции

Применение УБПВД-СР в режиме регулирования скорости обеспечивает:

- снижение энергопотребления насосных установок до 30%;
- снижение аварийности систем трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры, за счет стабилизации давления и исключения гидравлических ударов;
- повышение надежности работы оборудования насосных установок вследствие значительного сокращения количества пусков насосных агрегатов, а также отказа от использования запорной арматуры в качестве регулирующей;
- повышение качества продукта, получаемого на регулируемых мельничных агрегатах.

По специальному заказу поставляются упрощенные исполнения УБПВД-СР, обеспечивающие кратковременную работу двигателя (до 30 минут) на пониженных скоростях.


Устройство безударного плавного пуска УБПВД-С и регулирования скорости УБПВД-СР

Частотно-регулируемый высоковольтный электропривод ABS DRIVE

Назначение

ABS-DRIVE - это серия высоковольтных преобразователей частоты для регулирования скорости асинхронных и синхронных электродвигателей переменного тока, разработанных и производимых ОАО "ВНИИР" в составе международной группы компаний АБС Холдигс.

Преобразователи частоты ABS-DRIVE соответствует самым жестким требованиям стандарта IEEE 519 1992 относительно гармонического искажения тока и напряжения, даже в случае, если мощность источника не превышает номинальную мощность привода. Приводы этой серии также защищают другое сетевое оборудование (например, компьютеры, телефоны и осветительные приборы) от гармонических искажений.

В составе частотно-регулируемого привода с высоковольтными асинхронными и синхронными электродвигателями преобразователи ABS-DRIVE обеспечивают
соответствующие требуемым режимам работы технологического оборудования, что исключает избыточное потребление электродвигателем электроэнергии из сети и ее дальнейшее рассеивание в передаче. Так же снижаются потери в двигателе при снижении его нагрузки.

Преобразователи частоты ABS-DRIVE рассчитаны на работу с синхронными и асинхронными электродвигателями мощностью до 5000 кВт.

Основные особенности конструкции и принцип работы

Приводы ABS-DRIVE предотвращают "перекрестные искажения", возникающие в результате взаимодействия с другими преобразователями частоты, выпрямительными устройствами и т.д., подключенными к той же сети электроснабжения.

Коэффициент электрической мощности - это отношение тока, составляющего активную мощность, к нагрузке. Обычно коэффициент электрической мощности выражается в процентах. Привод с частотным регулированием с высоким коэффициентом электрической мощности (95%) обеспечивает более эффективное использование входного линейного тока с точки зрения преобразования в реальную мощность двигателя, чем привод с низким коэффициентом электрической мощности (30%). Форма волны линейного тока приводов с низким коэффициентом электрической мощности обычно выглядит прямоугольной. Это может привести к появлению гармоник и других проблем, связанных с резонансом.

Благодаря использованию многообмоточного входного трансформатора и "многоячейстой" структуры силовой схемы потребляемый преобразователем частоты ток имеет практически "синусоидальную" форму что обеспечивает соответствие показателей качества сети требованиям ГОСТ 13109-97, при этом коэффициент электрической мощности превышает 95% на всем скоростном диапазоне без использования внешних конденсаторов для повышения коэффициента электрической мощности. Это также способствует стабилизации напряжения. Кроме того, не происходит перегрузки по реактивной мощности питающих линий, выключателей и трансформаторов. При работе с низкой скоростью приводы серии ABS-DRIVE являются наиболее эффективными, потому что на всем скоростном диапазоне поддерживается стабильно высокий коэффициент электрической мощности с использованием стандартных асинхронных двигателей.

При разработке серии приводов с частотным регулированием ABS-DRIVE заложена синусоидальная характеристика выходного тока без использования внешних выходных фильтров. Это обеспечивает низкую степень искажения приводом синусоиды выходного напряжения, благодаря чему шум двигателя практически не слышен. Кроме того, нет необходимости дефорсировать двигатели (привод можно подключить к новому или имеющемуся двигателю с эксплуатационным коэффициентом 1,0). Приводы ABS-DRIVE предотвращают возникновение вредных гармоник, вызывающих нагрев двигателя. Пульсация крутящего момента при работе привода также отсутствует (даже на малой скорости), что снижает нагрузку на механическое оборудование. Значения градиента напряжения в обычном режиме и dU/dt также снижены до минимума.

Преобразователь частоты состоит из интегрированного входного трансформатора, секции силовых ячеек и секции микроконтроллерного оборудования. На 6 и 6,6 кВ используются 15, 18 или 21 ячейка, соединенных последовательно по 5, 6 или 7 шт. в каждой фазе. На 10 и 11 кВ используются 24 или 27 ячеек, соединенных последовательно по 8 или 9 шт. в каждой фазе.

Структура преобразователя частоты типа ABS-DRIVE-A

 

Частотно-регулируемый высоковольтный электропривод ABS-DRIVE

Основные преимущества преобразователей частоты ABS-DRIVE:

- Оптимальная цена при самом высоком качестве;
- Многоуровневая схема формирования выходного напряжения обеспечивает синусоидальную форму выходного тока при полном отсутствии высших гармоник;
- Интегрированный силовой многообмоточный трансформатор в составе единого щита и новейшая схема построения преобразовательной части обеспечивают синусоидальность потребляемого тока и полное отсутствие влияния на питающую сеть высших гармоник;
- Повышенная надежность работы, т.к. даже в случае отказа нескольких силовых ячеек продолжится регулирование электродвигателя со снижением выходной мощности до планового ремонта преобразователя;
- Отсутствие необходимости установки выходных фильтров электродвигателя для улучшения формы выходного тока;
- Длина кабеля подключаемого электродвигателя до 1000 м.
- Наличие в базовой комплектации:
  • встроенного многофункционального пульта управления с ЖКИ дисплеем
  • отдельной световой и звуковой сигнализации на дверях щита
  • подробного русскоязычного меню
  • отладочного ПО и комплекта ЗИП для эксплуатации в течение гарантийного срока
  • полного комплекта эксплуатационной, конструкторской и испытательной документации, оформленной в соответствии со стандартами РФ
  • отдельного комплекта проектной документации, индивидуально адаптированной к объекту применения преобразователя частоты ABS-Drive
  • функции автоматического шунтирования (bypass) преобразователя частоты при срабатывании защит, вызывающих его отключение, и перевод электродвигателя на работу напрямую от сети 6 (10) кВ
- Эффективная система защит и система самодиагностики неисправностей:
  • от коротких замыканий внутри и на выходе преобразователя частоты
  • время-токовая защита
  • максимально-токовая защита
  • от перегрева выпрямителя, инвертора и узла сброса энергии, в том числе при исчезновении принудительной вентиляции
  • от перегрева двигателя (при наличии встроенного термодатчика)
  • от перенапряжений
  • от исчезновения напряжения сети, в том числе от обрыва фазы
  • от недопустимого повышения и понижения напряжения сети
  • защита при отказе силовой ячейки с одновременным ее шунтированием, понижением выходной мощности и сохранением регулирования электродвигателя
  • от открытия дверей щита
- Встроенный многофункциональный ПИД-регулятор, обеспечивающий эффективное автоматическое регулирование технологического параметра (давления, расхода, температуры и др.);
- Встроенная функция работы на группу насосов с подхватом резервных насосов и их переводом на работу от сети 6 (10) кВ (функция multipump);
- Возможность комплектования и согласованной работы широкой гаммы дополнительного оборудования: (шкафы ШКА и ШРВУ, местные и дистанционные пульты операторов, высоковольтные электродвигатели, ячейки КРУ и КСО, технологическое оборудование и т.д.).
Частотно-регулируемый высоковольтный электропривод ABS DRIVE
Частотно-регулируемый высоковольтный электропривод ABS DRIVE Step Up

Назначение и область применения

Преобразователи частоты серии АBS-DRIVE-StepUpABS-DRIVE-StepUp - это серия высоковольтных преобразователей частоты, разработанных и производимых ОАО "ВНИИР" в составе международной группы компаний ABS Holdings, построенных по двухтрансформаторной схеме (схема StepUp) для асинхронных электродвигателей переменного тока.

Преобразователь частоты ABS-DRIVE-StepUp предназначен для регулирования скорости механизмов с вентиляторной характеристикой нагрузочного момента, таких как воздуходувки, вентиляторы, компрессоры, насосы, дымососы, приводимых в действие двигателями с номинальным напряжением 3, 6, 10 кВ мощностью до 1600 кВт. Он может применяться в электроэнергетике, ЖКХ, машиностроении, металлургии, химической, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностях и в др. отраслях.

Основные особенности конструкции и принцип работы

Функциональная схема преобразователя частоты ABS-DRIVE-StepUp®-AЛВ – ячейка питания входного трансформатора преобразователя частоты; Т1 – входной трансформатор; ПЧ – преобразователь частоты с интегрированным синусоидальным фильтром; Т2 – выходной трансформатор; ШРВУ – коммутационный шкаф с дистанционно-управляемыми разъединителями.

Система частотного регулирования состоит из входного силового трансформатора, низковольтного преобразователя частоты с интегрированным вводным выключателем и синусоидальным фильтром и выходным силовым трансформатором.
По требованию заказчика входной трансформатор может быть сухого или масляного типа. В последнем случае мощность трансформатора должна быть выше, чем у сухого трансформатора.

Сам низковольтный преобразователь частоты представляет собой "классический" преобразователь по схеме "выпрямитель" - "звено постоянного тока" - "инвертор напряжения" с входным дросселем.

В преобразователе частоты реализованы следующие защиты:
  • от короткого замыкания;
  • от перегрузки по току;
  • от обрыва фазы на входе или выходе;
  • от заклинивания двигателя;
  • от недогрузки двигателя;
  • от перегрева преобразователя;
  • от перегрева двигателя;
  • от потери управления и другие.

Управление системой может осуществляться: с встроенной панели управления преобразователем частоты, устройств внешнего управления (например, пульта дистанционного управления), с помощью промышленных сетевых протоколов или АРМ оператора со SCADA-системой.

Частотно-регулируемый привод серии ABS-DRIVE-StepUp имеет широкий набор дополнительных опций и услуг, позволяющих удовлетворить требования самых взыскательных Заказчиков и индивидуально сконфигурировать систему частотно-регулируемого электропривода, таких как:

- компактные высоковольтные коммутационные шкафы с дистанционно-управляемыми разъединителями (ШРВУ) и вакуумными выключателями (ШКА);

- высоковольтные системы безударного пуска дополнительных и резервных электродвигателей на базе надежного устройства безударного пуска серии УБПВД;

- современные камеры КСО и ячейки КРУ, силовые трансформаторы пр-ва группы компаний "ABS-Holdings" и любых других заводов-изготовителей;

- удобные местные и дистанционные пульты управления оператора (навесные, напольные, с мнемосхемой, сенсорными экранами или на базе ПК со SCADA-системой);

- функциональные шкафы локальной автоматики технологических механизмов и процессов.

- индивидуальный комплект проектно-конструкторской документации, адаптированный к объекту применения преобразователя частоты ABS-DRIVE-StepUp;

Основные преимущества

  • Предельная гибкость в выборе напряжения питания двигателя (от 3 до 11 кВ);
  • Гальваническая изоляция системы благодаря наличию трансформаторов;
  • Отсутствие воздействия на обмотку двигателя высокочастотных составляющих тока (высших гармонических), что значительно увеличивает ресурс двигателя и делает возможным использование частотного регулирования для электродвигателей, уже выработавших значительную часть своего ресурса;
  • Низкий уровень шума двигателя благодаря почти идеальной синусоидальности тока и напряжения;
  • Возможность использования кабеля длиной до 1000 м;
  • Простота работ по размещению оборудования на объекте;
  • Трансформаторы могут быть установлены в различных местах, не обязательно вблизи с преобразователем частоты, что позволяет применить более гибкий подход для выбора места установки;
Меньшая стоимость по сравнению с высоковольтными преобразователями.
Частотно-регулируемый высоковольтный электропривод ABS DRIVE Step Up
Специальный трехфазный электропривод постоянного тока СЭПТ

Назначение

Специальный трехфазный электропривод постоянного тока СЭПТЭлектропривод СЭПТ предназначены для регулирования скорости технологических механизмов в буровой технике, машиностроении, газо- и нефтегазодобывающей, целлюлозно-бумажной, цементной, металлургической и других отраслях промышленности, приводимых в действие двигателями постоянного тока мощностью до 1500 кВт.

Электроприводы выполняются нереверсивными и реверсивными с одно- и двухзонным регулированием скорости двигателя.

Состав электропривода

- шкаф управления, включающий силовой блок, блок управления, устройства и аппаратура защиты, измерительные приборы, приборы индикации и сигнализации;
- согласующий силовой трансформатор или токоограничивающий реактор.

 

Основные функциональные возможности

- регулирование и стабилизация частоты вращения вала и тока двигателя
- формирование пусковых режимов двигателя
- расширенная система защит с индикацией

 

Электроприводы отличаются простотой схемотехнических решений и защищены патентами.
Специальный трехфазный электропривод постоянного тока СЭПТ
Силовая коммутационная аппаратура

Назначение

Шкаф ШКА Шкаф  ШРВУ Управляемые разъединители РВУ-10/1000  с моторным приводом

С целью снижения затрат разработаны и успешно эксплуатируются системы безударного пуска (СБП) нескольких электродвигателей, подключенных к одной или нескольким секциям шин, от одного или двух устройств УБПВД (система Мультистарт), что достигается применением силовой коммутационной аппаратуры

К силовой коммутационной аппаратуре относятся:

  • рабочие высоковольтные выключатели для подключения электродвигателей напрямую к шинам 6 (10)кВ
  • "головные" пусковые выключатели для подключения устройств УБПВД к шинам 6 (10) кВ
  • пусковые коммутационные аппараты для подключения двигателей на время пуска к выходу устройства УБПВД через пусковые шины

Основные особенности конструкции и принцип работы

Рабочие и головные пусковые выключатели устанавливаются в типовых высоковольтных ячейках; в качестве ячеек подключающих двигатели напрямую к шинам 6(10) кВ, а так же в качестве головных ячеек могут применяться ячейки любых типов, любых производителей, как отечественных, так и зарубежных, с любыми видами выключателей и любыми видами электромеханических и микропроцессорных защит. В головных ячейках достаточно токовой отсечки, защиты от перегрузки и замыканий на землю.

Пусковыми коммутационными аппаратами являются высоковольтные выключатели ВБП завода "Контакт", встраиваемые на
выкатных тележках в шкафы ШКА или управляемые разъединители РВУ-10/1000 с моторным приводом, которые устанавливаются в шкафах ШРВУ.

В шкафу ШКА установлены в изолированных друг от друга отсеках два высоковольтных выключателя ВБП-10-20/1000 на выдвижных малогабаритных тележках, предназначенные для подключения запускаемых электродвигателей к выходу устройства УБПВД на время пуска. Выключатель может быть установлен в одно из двух положений: рабочее или контрольное.

Выключатели соединяются в рабочем положении с силовой схемой шкафа ШКА через контактные соединения типа "тюльпан".

При нахождении выключателей в контрольном положении неподвижные силовые контакты закрываются изолированными шторками.

Выкатные тележки с выключателями ВБП-10-20/1000 в случае вывода в ремонтное положение выкатываются на специальный подъемник, входящий в комплект поставки.

Шкаф имеет степень защиты IP20 для наружной оболочки фасада и боковых стенок, крайних в ряду, и IP00 для остальных частей шкафа по ГОСТ14254
Изоляция силовых цепей шкафа выдерживает в нормальных климатических условиях испытательное напряжение 32 кВ при рабочем напряжении 6 кВ и 42 кВ при рабочем напряжении 10 кВ относительно корпуса и между фазами.
Вывод силовых кабелей из шкафа вверх и вниз, ввод контрольных кабелей сбоку.

 

Шкаф ШРВУ предназначен для подключения запускаемых электродвигателей к выходу устройства УБПВД на время разгона электродвигателя.   В шкафу могут быть установлены от двух до четырёх высоковольтных разъединителя РВУ-10/1000 УХЛ4 с электроприводом,  включение и отключение главных контактов которых производится электродвигателем путем смены направления вращения.   Отключение электродвигателя в крайних положениях главных контактов разъединителя происходит автоматически по командам конечных выключателей. "Сухие" контакты этих же выключателей используются для информации о положении главных контактов.

Время перемещения подвижных контактов из положения "ВКЛЮЧЕНО" до положения "ОТКЛЮЧЕНО" или наоборот не более 5 с. 
Разъединитель РВУ-10/1000 УХЛ4 имеет сертификат соответствия и выдержал испытания на электродинамическую стойкость 51 кА и термическую 3-х секундную стойкость 20 кА.

Габаритные размеры ШРВУ (ШхГхВ) - 1250х1100х2200 мм.

Подключение ШРВУ к УБПВД выполняется шинами через верхние боковые отсеки, а выводы кабелем к двигательным ячейкам может осуществляться вверх или вниз.

Для ручного включения и отключения разъединителей в комплект поставки шкафа ШРВУ входит специальный редуктор.


Силовая коммутационная аппаратура
Шкаф контроллера ШКМ
Шкаф ШКМ Промышленный компьютер и АЦП. АЦП HID-USB

С целью снижения затрат разработана и успешно реализована в большом количестве проектов концепция систем безударного пуска (СБП) нескольких электродвигателей, подключенных к одной или нескольким секциям шин от одного устройства УБПВД. СБП позволяет осуществлять как прямой, так и поочередный безударный пуск любого выбранного электродвигателя под управлением контроллера, который исключает возможность аварийных ситуаций, связанных с ошибочными действиями оперативного персонала.

С мая 2008 года ОАО "ВНИИР" начал применять новую модификацию шкафа контроллера — ШКМ (шкаф контроллера модернизированный, взамен ранее применявшегося шкафа ШК с программируемым логическим контролером) одностороннего обслуживания. В ШКМ устанавливается PC-совместимый промышленный компьютер (ПК) на базе процессоров Celeron или Pentium III, к которому подключаются блоки дискретного ввода-вывода.

Блоки дискретного ввода-вывода (БДВВ) имеют усиленные входы и выходы до 220В постоянного тока, могут быть заменены в горячем режиме и имеют развязку до 6кВ.

Основными достоинствами таких БДВВ являются: возможность удаленной работы интерфейсу CAN, что в свою очередь позволяет иметь несколько корзин БДВВ на одной шине без снижения отклика на управляющее воздействие и отсутствие необходимости в установке промежуточных реле.

Связь с ПК осуществляется посредством интеллектуального HID-USB регистратора который работает на всех ОС, поддерживающих интерфейс USB и не требует установки дополнительных драйверов.

Аналогово-цифровые преобразователи для применения в IBM-совместимых промышленных компьютерах и позволяет снимать сигнал с частотой до 330кГц. На плате АЦП имееются 16 независимых каналов, с которых производится постоянный съем информации. Плата АЦП устанавливается на шину PCI промышленного компьютера и соединяется с клеммниками стандартным кабелем I, поэтому клеммники АЦП могут располагаться в любом месте шкафа контроллера.

Основные достоинства ШКМ

  • В ШКМ производится регистрация и сохранение всех событий в СБП, привязанных к реальному времени, (действия персонала, работа автоматики СБП), включая тренды и сообщения.
  • Модернизация и привязка ПО ШКМ к конкретному объекту может быть произведена без участия программиста (реализован простой настройщик конфигурации)
  • Имеется возможность объединения нескольких ШКМ в единую распределенную сеть, для реализации более гибкого управления объектом
  • Горячая замена БДВВ — нет необходимости в остановке всей системы СБП при отказе одного из БДВВ
  • Возможность удаленного получения информации обо всех режимах работы и трендах
  • Надежная и быстрая связь по интерфейсу CAN
  • Вся система управления ШКМ питается от внутреннего источника бесперебойного питания (ИБП), что позволяет стабильно работать при больших провалах напряжения
  • Управляющее программное обеспечение (ПО) ШКМ разработано на особо стабильной платформе .Net, что позволяет исключить недопустимые операции со стороны программного обеспечения в процессе эксплуатации СБП.
  • Возможность работы управляющего ПО под такими операционными системами как Windows, Linux и MacOS.

Шкаф контроллера ШКМ
Пульты управления. АРМ оператора СБП

Назначение

Системы автоматического управления технологическими процессами (АСУ ТП), поставляемые ОАО "ВНИИР", предназначены для управления как локальными технологическими объектами с возможностью интеграции с АСУ ТП верхнего уровня (всего предприятия или его части), так и для построения систем управления технологическими комплексами и производствами в целом.

Сбор сигналов о состоянии оборудования и отображение информации на мониторе


Используемые программные и аппаратные средства универсальны, что позволяет легко адаптировать их к требованиям различных отраслей промышленности, а также интегрировать их с различным оборудованием полевого уровня, уже имеющегося на автоматизируемых объектах и производствах.
В качестве контроллеров как распределенных, так и сосредоточенных систем используются наиболее удобные для заказчиков типы контроллеров, согласуемые при подготовке технического задания. Опыт и квалификация специалистов ОАО "ВНИИР" позволяет быстро и качественно адаптироваться к аппаратным
платформам, выбранным заказчикам даже при невозможности подготовки программного обеспечения на языке С++.

Для построения SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition - диспетчерского управления и сбора данных) программистами департамента силовой электроники ОАО "ВНИИР" на базе специального программного обеспечения FXScada разработано "Автоматизированное рабочее место оператора" (далее АРМ-оператора). Оно предназначено для диагностики, контроля и управления технологическим оборудованием и легко адаптируется к различным объектам управления и полевым устройствам, что позволяет вести автоматизированную разработку программного обеспечения АСУ ТП, которое осуществляет:

 

  • сбор сигналов о состоянии оборудования и ходе технологического процесса (рис.1);
  • отражение информации на мониторе (мониторах) диспетчерских пультов как на экранных кадрах, так и в виде текущих графиков изменения переменных состояния процесса;
  • управление распределением прав доступа к информации и вводу управляющих сигналов;
  • прием вводимой оператором информации в пределах его полномочий;
  • передачу управляющих команд полевому оборудованию;
  • обеспечение работы технологических блокировок и защиты от недопустимых действий оператора;
  • формирование предупреждающих и аварийных сообщений и передача их по каналам связи;
  • ведение журналов событий и трендов;
  • другие необходимые функции, определяемые техническим заданием.

FXScada представляет собой ядро, к которому, по известному интерфейсу, подключаются внешние независимые объекты:

Структура АРМ-оператора

Разработанное техническое решение широко применяется при построении АСУ ТП объектов, на которых используются, например устройства безударного пуска, интегрируемые с другим оборудованием в системы безударного пуска (СБП).

Целью использования АРМ-оператора в СБП является улучшение показателей функционирования этих систем за счет следующих факторов:

  • расширения функциональных возможностей СБП (система безударного пуска) по сравнению с системой без АРМ-оператора за счет использования возможностей микропроцессорной техники и повышения на этой основе надежности системы;
  • надежного управления процессом пуска в нормальных, аварийных и послеаварийных режимах;
  • повышения коэффициента готовности, показателей надежности и долговечности СБП, сокращения затрат на ее диагностику, обслуживание и ремонт;
  • сокращения числа аварийных ситуаций в результате ошибочных действий персонала;
  • своевременного предоставления оперативному персоналу достоверной информации о ходе технологического процесса, состоянии оборудования и средств управления;
  • обеспечения персонала ретроспективной технологической информацией (регистрация событий, регистрация параметров технологического процесса) для анализа, оптимизации и планирования работы оборудования и его ремонта.

В СБП АРМ – оператора решает следующие задачи:

  • контроль состояния основных элементов Системы плавного пуска (далее СПП, то же самое что и СБП – система безударного пуска);
  • организация журнала регистрации событий, тревог и действий оператора, а так же ведение БД;
  • просмотр и изменение пусковых уставок электродвигателей, запускаемых СПП;
  • предупредительная и аварийная сигнализация по системе плавного пуска;
  • организация исторических трендов пусковых токов и линейных напряжений;
  • управление пуском агрегатов;
  • возможность осуществления обмена информацией с другими программными средствами, устанавливаемыми на этой же технической платформе, или по каналам связи (ModBus RTU).

Экранные кадры, иллюстрирующие работу АРМ-оператора, входящего в состав АСУ ТП, поставляемых ОАО "ВНИИР" приведены на рис. 3. АСУ ТП, включая АРМ-оператора, являются проектно компонуемым техническим решением, формируемым по техническому заданию, подготавливаемому специалистами ОАО "ВНИИР" после обследования технологического объекта и изучения технологического процесса и согласуемому с заказчиком.

Рис 3. Автоматическая запись журнала событий, трендов пусковых токов и линейных напряжений

Пульты управления. АРМ оператора СБП


Краснодар, ул. Производственная, 15
(861) 271-26-93, (861) 260-92-81 — тел/факс
© 2009 ООО ПКФ «КубаньСтройЭлектро»