1 、引言

　　穿孔機是我國各鋼管生產(chǎn)企業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備.無縫鋼管是將圓形鋼胚經(jīng)過煉爐加溫然后用穿孔機進行穿孔,拉伸,一般分為一穿和二穿兩道工序,一根鋼管生產(chǎn)中需要進行兩次穿孔.

　　軋鋼廠的主要負(fù)載為煉爐和軋機.軋機占了主要部分,因軋機有粗軋與細(xì)軋之分,成品鋼的形成需要經(jīng)過多個軋機軋鋼廠的軋機多使用大功率繞線電機來完成拖動.

　　穿孔機都由大功率繞線電機來完成拖動,正常的工作狀態(tài)下,穿完一根鋼管到進行下一次穿孔時間間隔較長,這樣導(dǎo)致電機負(fù)載變化較大,輕載較多,功率因數(shù)非常低,輕載時只有0.3,重載時最高0.75,無功損耗非常高,每月的無功罰款數(shù)目不菲,使生產(chǎn)成本大幅增高,而采用傳統(tǒng)補償方式效果都不理想.

　　軋鋼廠在軋鋼的過程中,負(fù)載變化較大,軋機軋鋼時電機有嚴(yán)重超載的現(xiàn)象,電機的溫升較高.無功損耗較高,功率因數(shù)低下,供電部門對無功的考核使得無功罰款居高不下,解決無功補償成了軋鋼廠的重要事項.但由于軋鋼廠中頻爐的使用,使得鋼廠的諧波污染嚴(yán)重,且負(fù)載的變化頻繁使得傳統(tǒng)的補償方式無法正常使用,無功補償陷入困境.

　　如采用傳統(tǒng)的電容補償方式,在輕載時會產(chǎn)生過補,電容向電網(wǎng)回饋電能,而重載時電容又向電網(wǎng)吸收電能,這樣使得電網(wǎng)的安全運行受到嚴(yán)重影響.且因諧波的影響,電容無法正常工作.而采用普通靜止式進相器會出現(xiàn)補償不夠,過補,輕載時不能正常使用等情況.使用效果一直不佳.這樣使得各鋼管及鋼材生產(chǎn)企業(yè)一直在著力尋找理想的補償方式.

　　國內(nèi)外科研機構(gòu)及相關(guān)電氣企業(yè)一直將變負(fù)載工況的無功補償做為攻關(guān)難題,但收效甚微.

　　我公司根據(jù)多年來對無功補償?shù)难芯考皯?yīng)用,組織科研人員歷時兩年開發(fā)出名為WVP的專用于變負(fù)載場所的變負(fù)載進相器解決了變負(fù)載工況下的無功補償難題.

　　它能夠自動蹤負(fù)載的變化,并,根據(jù)負(fù)載的變化情況自動調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù),使得進相器在輕載和重載均達(dá)到最佳的補償效果.它能夠?qū)㈦姍C率因數(shù)提高到0.95以上,電機電流下降15%~30%.降低了電機溫升.

　　2 、SVP2型智能型變負(fù)載專用變負(fù)載進相器

　　2.1 SVP2型智能型變負(fù)載專用變負(fù)載進相器的工作原理

SVP2系列變負(fù)載進相器是串接在電機轉(zhuǎn)子回路中的.當(dāng)電機運行進相時進相器通過轉(zhuǎn)子電流傳感器采集到的轉(zhuǎn)子電流信號及工頻電壓提供的同步信號經(jīng)過單片機的處理,適時發(fā)出觸發(fā)指令經(jīng)過觸發(fā)板的放大,控制由12只晶閘管組成的交—交變頻裝置,將工頻電源變?yōu)楹娃D(zhuǎn)子電流同頻率,并且相位超前的電勢疊加到電機轉(zhuǎn)子回路中.

　　當(dāng)電機在某一負(fù)載下運行時,其轉(zhuǎn)子電流為I2e,定子電流為I1e,向量圖如下所示.

　　圖中:

　　U:電壓向量 I1:定子電流向量 I2:轉(zhuǎn)子電流向量

　　Im:激磁電流向量 I1e:定子電流額定向量 I2e:轉(zhuǎn)子電流額定向量

　　Φ1:電機額定功率因數(shù)角 Φ2:補償后功率因數(shù)角

　　從電機學(xué)我們知道,激磁電流Im由關(guān)系式Im=I1e-I2e,從向量圖可得出Im.當(dāng)變負(fù)載進相器的電勢疊加在轉(zhuǎn)子回路后,轉(zhuǎn)子電流的相位變?yōu)閳D中的I2.由于負(fù)載不變,激磁電流Im不變.此時的定子電流I1由關(guān)系式I1=Im+I2從向量圖可得出I1,如圖所示.從圖中可以看出I1的功率因數(shù)角和幅值都比I1e小,說明電機的功率因數(shù)有所提高,定子電流有所下降.

　　變負(fù)載進相器就是這樣改變轉(zhuǎn)子電流與轉(zhuǎn)子電壓的相位關(guān)系,通過磁場進而改變電機定子電流與定子電壓的相位關(guān)系,減小功率因數(shù)角,最終使電機本身的功率因數(shù)得以提高,定子電流得以下降,達(dá)到對電機補償?shù)哪康?

　　當(dāng)負(fù)載發(fā)生改變時,微處理器實時檢測電機定子電流的變化,并根據(jù)負(fù)載的變化,動態(tài)調(diào)整附加在轉(zhuǎn)子上的電勢幅值,以使電機的功率因數(shù)始終保持在期望值上.

　　2.2 SVP2型變負(fù)載進相器主要性能指標(biāo)如下:

　　1. 功率因數(shù)從0.90～0.99連續(xù)可調(diào)(也可超前),能自動將電機功率因數(shù)補償?shù)狡谕?且保持穩(wěn)定.

　　2. 動態(tài)補償精度達(dá)±2%.

　　3. 降低電機定子電流15～25%,降低線損,銅損20%～40%.

　　4. 電機無功功率降低80%以上.

　　5. 對不同負(fù)載變化的響應(yīng)時間≤100ms.

　　6. 使電機的溫升降低10～20度.

　　7. 用戶界面友好,操作方便.

　　8. 完備的保護功能;定子電流振蕩保護;補償裝置輸出失流保護;變壓器超溫保護;外部故障輸入保護.對每種保護均有相應(yīng)的故障代碼顯示輸出,方便用戶判斷處理.

　　9. 結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊,占地面積小.安裝,調(diào)試及日常維護方便

　　SVP2型變負(fù)載進相器除了具有普通進相器的功能外,它還能夠自動檢測出電機負(fù)載的變化,根據(jù)負(fù)載的變化情況調(diào)整相關(guān)參數(shù),使補償效果達(dá)到最佳狀態(tài).

　　3 SVP2型變負(fù)載進相器應(yīng)用實例

　　現(xiàn)已多家鋼管廠和軋鋼廠選用了SVP2型變負(fù)載進相器根據(jù)使用的情況得出的結(jié)果為效果非常理想.以下是兩個鋼管廠和一個軋鋼廠的應(yīng)用實例.

　　3.1 包頭某鋼鐵有限公司

　　該廠共使用1臺SVP2型進相器

　　 進相器型號:SVP2- 1000G,電機功率:1250KW,額定電壓:10KV 定子額定電流:94A,轉(zhuǎn)子額定電流:855A,負(fù)載為二次穿孔機.

　　在有鋼管穿過時沒有進相情況下定子電流110A,功率因數(shù)0.8,進相后定子電流電流70A,功率因數(shù)0.98.在沒有穿鋼時,沒進相情況下定子電流35A,功率因數(shù)0.25,進相后定子電流20A,功率因數(shù)0.98.功率因數(shù)在進相后在波動的負(fù)載變化狀態(tài)均達(dá)到0.98.

　　 SVP2在各種負(fù)載變化之間切換自如,沒有出現(xiàn)超前或補償不足的現(xiàn)象.用戶使用這兩臺一個月后由原無功罰款近萬元,到現(xiàn)在投入后由罰變?yōu)楠剟?效果讓用戶非常滿意.

　　3.2 山西運城某管業(yè)有限公司

　　該廠共使用2臺SVP2型變負(fù)載進相器

　　1,進相器型號:SVP2-1000GC

　　電機功率:900KW, 額定電壓:10KV 額定電流:65.5A 轉(zhuǎn)子電壓:906V

　　轉(zhuǎn)子電流:600A 功率因數(shù):0.84 所帶負(fù)載為6#二次穿孔機

　　在未使用進相器時,空載電流30A,功率因數(shù)0.28,重載電流65~90A變化,功率因數(shù)0.75.使用進相器后,在空載狀態(tài)定子電流由30A,降到10A,功率因數(shù)0.99,重載時定子電流40A~65A,功率因數(shù)0.99.

　　2,進相器型號:SVP2-1200GC

　　電機功率:1250KW,額定電壓:10KV,額定電流:89.3,轉(zhuǎn)子電壓:1058V

　　轉(zhuǎn)子電流:703A 所帶負(fù)載為6#一次穿孔機.

　　沒有進相時,在空載狀態(tài)下定子電流40A,功率因數(shù)0.25,重載時電流80~110A,功率因數(shù)0.75,進相后,在空載狀態(tài)下電流到20A,功率因數(shù)0.95,在重載狀態(tài)下電流50~80A,功率因數(shù)0.98.

　　SVP2型變負(fù)載進相器在各種負(fù)載情況下均能達(dá)到理想效果,且隨著負(fù)載的變化,進相器能自動識別并跟蹤,使補償達(dá)到最佳狀態(tài).

　　4 小結(jié)

　　到目前,SVP2型變負(fù)載進相器已在多家鋼管及鋼材生產(chǎn)企業(yè)得到成功應(yīng)用.使用效果顯著,解決了當(dāng)前變負(fù)載工況下無功補償?shù)碾y題,使得相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)成本大幅降低,受到這些企業(yè)一致的好評.填補了變負(fù)載工況下無功功率補償技術(shù)的空白.