增安型无刷励磁同步电动机旋转励磁系统改造

二 、 无刷 励磁 系统 的工 作 原 理 简 述
将灭磁 电阻连接 至无刷 同步 电动机 的转子励 磁绕 组上 ，一 方 面 ，为机组启 动提供较 大 的启 动转矩 ，另一方 面 ，也降
增安 型无 刷励 磁同步电动机因对其取消 了碳 刷和滑环 ，
因 此 无 需 考 虑 电 动 机 内部 的 正 压 通 风 系 统 ， 同 时励 磁 系 统
收 稿 日期 ：２ １— ２ ２ ０ ０ １— ０
［ 编辑 ：汤 少扬 】
２１年０月 ｌ中国 ０１ ５ 设备工 程
４ １
改造 与更新
同步电动机提供持续的励磁电流 ，同时关断灭磁 回可控硅 。 此 时 ，旋转 整流器等效 于三相二极 管 ，最终将 电动机顺 利 极 管 地牵入 同步状态 ，并保持稳定 运行 。 三、机 组存在 问题 受 当时 国内在 大型 同步 机组设计水 平 、材料 供应 、制
关 键 词 ：摧 化 装 置 ；滑 阀 ；分 析 ；整 改
中图分类号 ：Ｔ ６ ４ Ｅ ２
文献标识码 ：Ｂ
胜利油 田石 油化工 总厂重 油催 化装 置反 应系统 原有滑 阀八 台 ，在２ ０ 年改造 中 ，由于新增 汽油反 应 系统 而增 加 ０７ 新滑 阀三台 ，在 目前的１ 台滑 阀 中有两 台使 用蒸汽 作为 反 １
２ 整流环元器件 的参数选择 ． 主电动 机参 数 ：额定励磁 电流Ｉ＝ ８ Ａ，额定励磁 电压 ，１８ ￣ Ｕ ＝ ９ Ｖ；空载励磁 电流Ｉ ８ Ａ，空载励 磁电压ｕ ｏ ；灭 ￣ １５ ， ５ ￣ ＝ ６ ｖ
灭磁可控 硅存在误 开通现象 ，虽 然有灭磁 电阻误 开通报警 模块 ，但报警模块 为光 电传输 ，其可靠性较差 。
障直 接导致机组无 法正常启 动或在运行 中突然停 机 ，严重
影 响生 产 的平 稳 运行 。 四 、 问题 的 原 因 分析
１ 新的旋转励磁环的控制原理 ． （）旋转主 回路电气 图见 图３ １ ，主 回路包括三相半 控桥 式整 流电路和启动 回路 。启 动回路 由启 动可控 硅 、二极管 及启 动 电阻组成 。该 回路取 消了众多励 磁厂 家采用 的直 流 回路投励 主可控硅， 解决 了由于直流侧 电流大而引起 的主可 控硅过 热的 电流瓶 颈问题 ，同时还避免 了 由于主可控硅 的 损 坏而导致 电动 机的失磁现 象 ，并且 其 中任 意一个功 率组 件损坏 ，都不会导致 电动机立 即失磁。
自１９ 年 １＃ 正式 投入运行 至２ ０ 年期 间 内故 障情况进行 ９６ ２Ｉ ０５
型 微机控 制无刷 同步 电动机 励磁 系统旋 转整 流励 磁装 置 ，
对 原 有 励 磁 系统 进 行 全 面 的改 造 。
了统计 ，共计发生重要 的故 障７ ，其 中因旋转整 流环 中投 起 励模 块的故 障有４ ，因投励可控 硅的故 障有 ３ 。此类故 起 起
邢 少 伟 ，吴 明 ， 陈 雷
利油 田石油化工总厂 ，山东 东营 ２７０） ５ ０ ０
摘
要 ：滑阀是重油催化装 置反应 系统 的核心设备 ，滑阀一旦 出现故 障 ，往往 引起 整个装 置的停工 ，并
带来巨大损失 。针对一起滑 阀事故 的原 因进行 了分析 ，并提出针 对性 整改方 案 ，以确保 滑阀的长期使用 。
… … 一
瓣
吹动力来 源 ，其余 滑阀使用风 作为反 吹动力 。它们 分别是 汽油再生 滑阀 、重 油再 生滑 阀 ，因为这 两个 滑 阀的下游有 油气不 能与风接触 ，故反吹动 力只能使 用蒸 汽 。反 吹蒸汽 主要布置 在滑 阀的两个 地方 ，一 个是布 置在 滑 阀阀杆 填料 函 ，起 密封作 用 。另一个 是 布置在 正对 两个 导轨 的位 置 ，
异步启动 和再 整步异步驱 动过程 中 ，启动 可控硅导通 阀值
被设定为低定值 （０ １ 几伏 ） ，使启动 电阻能可靠接入 ，保证
转子感应 电流正负半波对 称 ，使 电动机异 步启动 和再整步
过程 中平稳 快速 。主控模 块设有 滑差投励 和零压计 时投励
启动 的要 求 ，电动 机启 动末尾有 脉振现象 ，存在转 矩 的不
要 ：针 对大功率增安型无刷励磁 同步机组旋转 整流环控制系统存 在的隐患 ，从 工作原理和选用 器件
两方 面进行 了详细分析 ，制订 了有针对性 的技术改造路线方案 ，并实施。
关键 词 ：同步 电动 机 ；旋 转励 磁 系统 ；技 术 改 造 中 图分 类号 ：Ｔ ４ Ｍ３ １ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
剧 。静 态励磁 投励 时间延 时长 ，捕捉 不 到最佳 投励 时机 ，
也 容 易 造 成 投 励 失 败 ， 同 时 电 动 机 启 动 绕 组 长 时 间通 大 电
流 ，会使绕组的绝缘 老化加速 。 （）投励 可控硅Ｓ Ｒ 的散热器 面积有限 ，满 负荷 运行 ３ Ｃ ３ 时发热 比整流二极管严重 ，易造成投励可控硅Ｓ Ｒ 的老化 。 Ｃ３
五 、改 造 方 案 针 对 上 述 问 题 ，在 充 分 论 证 的 基 础 上 ，选 用 ＷＫ Ｆ－１ Ｌ－ ４
造 工艺等方 面的制约 ，两台压缩机组 长周期运行 状况不 够 理 想 ，压缩机 故障 比较频 繁 ，机组切换 、维修频 次高 ；同 时 电动机本体旋 转整流部分 故障率也很 高 。公 司对 电动 机
对称 性 ，牵入力 矩大 大减小 ，并且 在 电动 机运 行过 程 中 ，
检测环 节 ，实现顺极性 准角投励 ，消 除牵入 同步过程 中的 振荡 ，减小对 电动机 的冲击 。投 励完成 后 ，启 动可控硅导 通 阀值 被设定为高定值 ，使启 动 电阻退 出 回路避 免长 时带 电发热 ，当转子 回路实现过 电压时 ，启动 回路重 新接 入电 动 机转子 回路 ，吸收过 电压 ，保护 主桥 。主控模块设 有防 止 电动机运行 中启 动 回路 出现误开通 的检测 环节 ，通 过逻 辑 控制使整流 电路 工作处 于失控工况 ，利用其 续流时 刻将 启 动可控硅关断 。
４７５ ＞．ｍ圆盘造球 高效生 产技术 攻关 ，经过几 年来 的生
产实 践证 明是 完全 成功 的 。生产 能力 稳定 在 １０～１０／， ０ ２ｔ ｈ
达到并超 过了设计 能力 ，成球各项指标满足竖 炉生产要求 。 设备 故障率大 大降低 ，￣２ ０ 年４ 回转 轴承安装后 至今 运 ￣０６ 月
改造 与更 新 文 章编 号 ：１ ７ — ７ （０ ０ — ０ １ ０ ６ １ ０ １ Ｚ １） ５ ０ ４ — ３ １ １
增 安型 无 刷 励 磁 同步 电动机 旋 转 励 磁 系统 改造
王 海 铭
（ 中国石化股份有限公司镇海炼化分公 司电气部 ，浙江 摘 宁波 ３５０） １２ ７
行 良好 。 参考文献 ：
【】 １ 梅耶尔（ ．矿球 团法［ ．北京 ：冶金工业 出版社 ，１ ８ ． 德） Ｍ】 ９ ６
产 经验 的积 累 、总结 、分 析 ，对造 球盘 的转速 、倾 角进 行
了调 整。将造 球盘 的转速 由５ ５／ ｉ调整 到７５／ ｉ，倾 角 ．ｒ ｎ ７ ｍ ． ｒｎ ｒ ａ
耀 ｒ电 租 税 ｛ ｜ ｉ
图 １ 增 安 型 无 刷励 磁 同 步 电动 机 的结 构
两 台加氢压缩机组 Ｃ ０ Ａ、Ｃ ０ Ｂ ３２ ３ ２ 为关键设备 ，配套 电动机
为 增 安 型 无 刷 励 磁 同 步 电 动 机 ， 电动 机 额 定 功 率 为 ３
工 作原理 ：当发 出启 动机组 的命 令后 ，高 压断路 器 即
态） 当电动 机达到亚 同步转速 且满足准 角度投 入条件 时 ， 。
旋转 整流器控制模块触发整流可控硅ｔ ～ ３ ｌ ｔ ，将 励磁发 电动 机的 电枢 电压整流后 ，加在 同步 电动机 的励磁 绕组 上 ，为
行模拟 ，反复进行 。使刮刀参 数不断优 化 ，达 到 了料 衬无 坑洞、料 面平整 ，其平整度控制在 ±５ ｍ。 ｍ （不 断调整 、优化造球 盘参数 。经过 不断 观察 和对 生 ２ ）
（）触 发控制模块 由电阻及 二极管 组成 ，没 有滑差 检 ２
测环节 ，只是通过 限流 电阻 ，提 供投励可控硅 Ｓ Ｒ 的触 发 Ｃ３
信号 ，以达到投励 目的 。原有励 磁系统 投励过程 为 电动 机
启动 时 ，静态励 磁靠人 为定 时投励 ，只有 当电动机完 全进
入亚 同步转速后 ，才能可靠 投上励磁 ，但 电动机 靠异 步力 矩加 速至亚 同步的时间受 电网电压 、负 载影 响较 大 ，若 静
Ｚ Ｚ ２ Ｌｌ Ｌ Ｚ ３ Ｌ
图３ ＷＫ Ｆ ４ 型 微机 控 制 无 刷 同步 电动 机 励 磁 系统 Ｌ一１ 旋 转 整 流 励 磁装 置原 理 图
（）控制 回路 由主控模 块Ｚ ２ ２ Ｋ１ 控制 ，电动 机启 动后 ，
Ｓ Ｒ Ｃ ３
交 流励磁机输 出为主控模块 提供工作 电源 。主控模块 控制 三相半控桥式 整流 电路及启 动 回路 的工作 状况 ，在 电动机
由４ 。 调 整 到４ ．。 ，达 到 了优 化 程度 。 ９ ７２ 四、 应 用 情 况
【 孙宗 林 ，乔荣 报．ｇ＇ ７ ｍ圆盘造球 机 的探讨 【．球 团技术 ， ２ 】 Ｊｂ ． ｑ ５ Ｊ ］
２ ０ （） ０ ５２． ［１ ３ 傅菊英 ．烧结球 团学［ ．北京 ：冶金工业出版社 ，１ ９ ． Ｍ】 ９６ 【］ ４ 张一敏 ．球 团理论与工艺［ ． 北京 ：冶金工业出版社． Ｍ］
机异 步启动 的过程 中，转子感 应 电流 正负半波分 别流经二 极管 、可控硅和灭磁 电阻。
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原有旋 转整流环 的控制原理 （ ） 图２ ：交流励 磁机转子 输 出 ，经三相全桥整流后 ，再经投励可控 硅Ｓ Ｒ ，输 出至 Ｃ ３ 主 电 动机 转子 绕组 ，达到 投励 目的 。启 动 回路 由二 极 管
Ｄ１ 、Ｄ１ 、可 控硅 Ｓ Ｒ１ Ｃ ２ ２ ３ Ｃ 、Ｓ Ｒ 和灭 磁 电 阻 组成 ，在 电 动
一
、
设 备 概 况
中国石 化股份有 限公 司镇 海炼化 分公 司为 国内特大 型 炼化企 业 ，炼 油加工能力 位居 国内行 业企业 前列 。炼油 生
产 装 置 中有 多 套 连 续 重 整 装 置 ，其 中三 套 重 整 装 置 于 １９ ９６ 年 建 成 ，在 当 时 属 于 是 国 内 同类 装 置 中生 产 规 模 最 大 的 ，
图２ 原旋转整流环 的原理 图 经上述原理分析 ，发现旋转励磁存在以下设计缺 陷。 （）放 电电阻模块 Ｒ 只有一个 开通 电压 ，开通 电压整 １ 定 值为额定励 磁电压值加２ ０ 时 ，灭磁 可控硅才 开通 ；低 ０Ｖ 于整定值 时 ，灭磁可控 硅根本无法 导通 ，不 能满足 电动机
低励磁绕 组 的端 电压 ，防止过高 的感 应 电压 击穿 投励 回路
中 的电 子元 件 （ 时旋 转 整流 回路 可控 硅 也处 于截 止状 此
能量的传递是 采用非接触 式 ，从 而大大减 少 了 日常维护 的 工作量 ，满足 了连续运行 的要求 ，其结构如 图ｌ 所示 ，其 中 励磁发 电动机与同步电动机 同轴转动 。
态励 磁投励 时间延时短 ，则 会造成带励 启动 ，脉振程 度加
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中 设 工 Ｉ２ｌ年 ５ 国 备 程 ｏ１ ｏ月
改造 与更新 文章 编号 ：１７ — ７ （０ ０ — ０ ３ ０ ６ １０ １ ２ １） ５ ０４ — ２ １ １
８ 万ｔ ０ ／ 年重油催化 装置滑 阀 典型事故分析
合 闸 ，主 电动 机 定 子 绕 组 受 电后 机 组 启 动 ， 电 动 机 进 入 异 步 运 行 升 速 状 态 ， 此 时 旋 转 整 流 器 灭 磁 回路 可 控 硅 导 通 ，
５ ０ Ｗ，属于当时国内最大功率 的同步电动机组 。正 常生产 ０ｋ
期 间 ，两 台机 组 必 须 运 行 其 中一 台 。