聚酯装置变频调速系统
1 引言
我国的聚酯生产装置最初是由国外成套引进的。根据生产工艺的要求，在生产装置的不同部位对电机驱动有调速的要求，计有浆料输送泵电机、预聚反应器搅拌器电机、预聚物输送泵电机、后缩聚反应器搅拌器入口电机、后缩聚反应器搅拌器出口电机、熔体输送泵电机、消光剂输送泵电机等。聚酯生产过程是一个连续的、自动化的过程，装置由DCS(集散控制系统)系统集中监控，各个传动部位接收来自DCS的控制指令并回馈相应的运行状态信号给DCS系统。为了降低投资，国内一些聚酯生产厂家在扩大生产规模时采用了国内设计单位的设计，同时一些原来是进口的技术设备也立足于国内配套，变频调速系统就是其中之一。
2 聚酯装置对变频调速系统的要求
聚酯生产是连续的过程，原料在管道内连续地流动，一般情况下不允许其中某个环节突然中断，一旦发生较长时间的中断可能导致巨额的经济损失。因此，在有可能的部位，管道设计成两个通路，每个通路设有传动装置，可以互为备用，也可同时工作。后缩聚反应器搅拌器出入口电机对连续工作的要求更高，由于该部位电机本身无法备份，对变频器的可靠性要求就大大提高，因此一般要求变频器设置二套互为备用，在运行变频器出现故障情况下备用变频器应能尽快投入运行，保证连续生产的需要。
3 变频器的选型
由于聚酯生产装置对传动系统可靠性的较高要求，选择变频器必须非常小心。变频器必须具备如下的特点:(1)、具有较高的可靠性，应选用在国内外具有较长时间考验的成熟品牌变频器;(2)、变频器应具有成熟可靠的电机在线启动功能;(3)、具有重载启动的良好性能;(4)、具有较强的通讯功能扩展性，以便于工厂自动化的实现。
根据上述要求，我们选择了西门子公司6SE70系列工程型变频调速装置。该型变频器采用磁场定向矢量控制技术，可应用于高动态性能传动系统的频率控制、转速控制和转矩控制。磁场定向矢量控制方式可以达到同直流传动方式相媲美的动态性能。
6SE70系列变频器具有如下主要特点:
(1) 有丰富的软硬件选件功能，如:进线电抗器、无线电干扰抑制电抗器、输出滤波电抗器、整流回馈单元、制动单元、工艺扩展板(T100、T300、T400)、工艺控制软件、通讯板、接口板、扩展板等。
(2) 丰富的通讯接口，便于实现与工厂自动化系统的联网。变频器标准配置RS232、RS485接口，可选PROFIBUS-DP、CAN、USS等通讯卡。
(3) 具有卓越的动、静态转矩控制性能，能提供强大的启动转矩，允许电机重载启动，具有完美的旋转电机带载再启动功能。
(4) 完善的电机保护措施，带有电机热电偶(热电阻)保护接口，或启用内置的标准电子热继电器保护电机。
(5) 自动识别电机参数，达到最佳控制性能。
4 变频调速系统的构成
聚酯变频调速系统的一次回路构成如图1所示。
图1 一次线路图1(单台变频驱动)
由于一套装置中采用了较多的变频器，因此变频器产生的谐波问题就比较突出。为此在变频器输入侧和输出侧均安装了交流电抗器。输入电抗器主要起抑制谐波对电网的污染并有效地改善功率因数的作用。输出侧电抗器则主要起抑制高次谐波的作用。变频器输出电压中包含的高次谐波有两个不利的影响:一是干扰弱点控制系统，二是在较长的电缆中产生漏电流，这个漏电流有时足以使变频器无法运行。在没有输出滤波电抗器情况下，电机与变频器之间的最大允许导线长度在100m左右，而使用输出滤波电抗器时这个长度可以达到600~800m。由于聚酯生产装置往往比较庞大，电机与变频器之间的距离都比较远，所以为了保险起见需加装电抗器。另外，输出电抗器对保护电机绝缘也有好处。
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