सीमेंट संयंत्र ट्रांसफॉर्मर चयन मार्गदर्शिका: मिल स्टार्ट्स, हार्मोनिक्स और धूल के लिए आकार निर्धारण

पिछली तिमाही में पश्चिम अफ्रीका के एक ग्राइंडिंग स्टेशन ने हमसे एक ८ एमवीए यूनिट का पुनः उद्धरण देने का अनुरोध किया। मूल सीमेंट संयंत्र ट्रांसफॉर्मर मिल के चल रहे भार के आधार पर ऑर्डर किया गया था, और ग्यारह महीनों तक प्रत्येक कच्ची मिल स्टार्ट पर बस वोल्टेज को इतना कम कर देता था कि मिल स्टार्टर धारण नहीं कर पाता था। किसी ने भी स्टार्टिंग केवीए को मापा नहीं था। सभी ने ट्रांसफॉर्मर को समस्या माना — या उससे भी बदतर, यह माना कि यह समस्या नहीं है।

सीमेंट एक ऐसा कुछ ही उद्योगों में से एक है, जहाँ विद्युत भार का प्रमुख हिस्सा कुछ ही बहुत बड़े मोटरों द्वारा लिया जाता है, जो भार के तहत प्रारंभ होते हैं, महीनों तक चलते हैं और कभी वास्तव में विश्राम नहीं करते। एक सीमेंट संयंत्र ट्रांसफॉर्मर ऐसे कार्य में दो कार्य एक साथ करता है: यह लगातार २४ घंटे के भार को सँभालता है, और उन मशीनों के प्रारंभिक आघात को अवशोषित करता है जिनकी प्रारंभिक आभासी शक्ति इसकी स्वयं की रेटिंग से कई गुना अधिक होती है। इस समीकरण के किसी भी आधे हिस्से को गलत समझने पर विफलता फैक्टरी परीक्षण के दौरान नहीं, बल्कि चालू करने के दौरान प्रकट होती है।

 

 

 

एक सीमेंट संयंत्र के भार प्रोफ़ाइल का मानक विनिर्देश पर क्या प्रभाव पड़ता है

एक आधुनिक सीमेंट संयंत्र प्रति टन सीमेंट के लिए लगभग ११० से १२० किलोवाट-घंटा विद्युत ऊर्जा का उपभोग करता है, और विद्युत मोटरें इस आँकड़े के बड़े भाग के लिए ज़िम्मेदार हैं — उद्योग के मूल्यांकन के अनुसार, मोटर भार संयंत्र की विद्युत खपत का ६५ से ७५ प्रतिशत है। इस भार का भारी हिस्सा कमिन्यूशन में स्थित है: रॉ मिल, सीमेंट मिल और, अधिक हालिया लाइनों पर, एक रोलर प्रेस, जिनमें से प्रत्येक को ३ से ६ मेगावाट वर्ग की मुख्य मोटर द्वारा संचालित किया जाता है।

मांग पक्ष सहमत है। यू.एस. डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी के सीमेंट संयंत्रों में विद्युत उपयोग पर अध्ययन में बड़े ग्राइंडिंग मिलों को साइट पर सबसे बड़े एकल विद्युत भार के रूप में पहचाना गया है, और यह भी उल्लेख किया गया है कि ये संयंत्र आमतौर पर बंद होने के बीच कई महीनों तक लगातार चलते रहते हैं। इन दोनों आंकड़ों का विनिर्देशन के लिए महत्व है: एक ऐसा संयंत्र जिसमें कोई दैनिक भार चक्र नहीं होता, लंबे समय तक नामपट्टिका भार का ०.८ से ०.९ तक भार कारक धारण करता है, जो उस औद्योगिक संयंत्र से भिन्न ऊष्मीय स्थिति है जो दिन में दो बार शिखर पर पहुँचता है। क्षेत्र-स्तरीय संदर्भ को आईईए सीमेंट क्षेत्र पृष्ठ पर ट्रैक किया जाता है, और मूल संयंत्र डेटा एलबीएनएल/डीओई सीमेंट उद्योग अध्ययन .

से प्राप्त किया गया है। सीमेंट परियोजनाओं पर तीन विनिर्देशन मात्राएँ अन्य की तुलना में अधिक बार अपर्याप्त रूप से निर्दिष्ट की जाती हैं: मोटर प्रारंभ के किलोवोल्ट-एम्पियर, मिल ड्राइव से हार्मोनिक सामग्री, और साइट की वास्तविक वातावरणीय और धूल स्थितियाँ। इस मार्गदर्शिका का शेष भाग उनमें से प्रत्येक को उसी क्रम में संबोधित करता है जिसमें वे आमतौर पर समस्याएँ उत्पन्न करते हैं।

 

मिल मोटर प्रारंभ के आसपास आकार निर्धारित करना, चलते किलोवाट के आसपास नहीं

सामान्य आरएफक्यू किलोवाट में जुड़े हुए भार के साथ आता है और "उपयुक्त ट्रांसफार्मर" के लिए अनुरोध करता है। यह ट्रांसफार्मर के आकार का निर्धारण करने के लिए पर्याप्त जानकारी नहीं है, सीमेंट संयंत्र ट्रांसफॉर्मर शुरुआती केवीए वोल्टेज डिप को निर्धारित करता है, और शुरुआती केवीए लॉक्ड-रोटर करंट द्वारा निर्धारित होता है, चल रही शक्ति द्वारा नहीं।

एक ४ एमडब्ल्यू, ६.६ केवी रॉ मिल मोटर लें जिसका लॉक्ड-रोटर करंट पूर्ण-भार करंट का छह गुना है, दक्षता ०.९४ और शक्ति गुणांक ०.९० है। मोटर की नामांकित केवीए लगभग ४.७ एमवीए है, इसलिए शुरुआती केवीए लगभग २८ एमवीए पर पहुँचता है — यानी मोटर की नामांकित आभासी शक्ति का लगभग छह गुना। इसके बाद होने वाला बस डिप लगभग (शुरुआती केवीए × ट्रांसफार्मर प्रतिबाधा %) ÷ ट्रांसफार्मर रेटिंग के रूप में अनुमानित किया जा सकता है। आपूर्ति प्रतिबाधा को अनदेखा करना, जो केवल एक कठोर उपयोगिता फीड पर मान्य है, गणित इस प्रकार है:

ट्रांसफॉर्मर रेटिंग	इम्पीडेंस	२८ एमवीए मिल स्टार्ट पर अनुमानित बस डिप	व्यावहारिक पठन
६ एमवीए	7.5%	35%	मिल स्टार्टर धारण नहीं करेगा; मोटर सुरक्षा ट्रिप कर जाएगी
१० एमवीए	7.5%	21%	सीमांत — कम-वोल्टेज या सॉफ्ट स्टार्ट की आवश्यकता है
१६ एमवीए	8.0%	14%	दृढ़ स्रोत पर कार्य करने योग्य; ऊपर की ओर की दोष स्तर की जाँच करें
२० एमवीए	8.0%	11%	सुविधाजनक प्रारंभ, लेकिन लघु-परिपथ सहनशीलता की पुष्टि करें

 

सीमेंट साइट पर ट्रांसफार्मर के आकार का निर्धारण मोटर सूची से शुरू होता है, न कि कुल जुड़े हुए भार से। ये आँकड़े यह मानकर तैयार किए गए हैं कि मिल ही एकमात्र बड़ी मोटर है जो प्रारंभ हो रही है, और स्रोत इतना मजबूत है कि उसे अनदेखा किया जा सकता है। व्यवहार में, कमजोर उपयोगिता आपूर्ति डिप को सीमित कर देती है, चाहे ट्रांसफार्मर कितना भी बड़ा क्यों न हो, और समाधान सॉफ्ट स्टार्टर, वीएफडी, या मोटर प्रारंभ अध्ययन होता है, न कि एक बड़ा ट्रांसफार्मर तेल में डूबा हुआ ट्रांसफार्मर .मोटर प्रारंभ वोल्टेज डिप, लॉक्ड-रोटर धारा और प्रतिबाधा हमारे मोटर प्रारंभ गाइड में अधिक विस्तार से समझाया गया है।

 

हार्मोनिक्स: क्यों ड्राइव-फ्रेंडली विशिष्टता आमतौर पर आधे रास्ते पर ही रुक जाती है

पिछले दशक में निर्मित या अपग्रेड की गई अधिकांश सीमेंट लाइनें अपने मिलों और फैनों को परिवर्तनशील आवृत्ति ड्राइव के माध्यम से चलाती हैं, और कोई भी फ़िल्टरिंग करने से पहले एक छह-पल्स ड्राइव एक ऐसी धारा तरंग-आकृति खींचती है जिसमें पाँचवें और सातवें हार्मोनिक्स की प्रचुरता होती है। ये धाराएँ दो काम करती हैं: वे संयंत्र की बस को विकृत करती हैं, और ट्रांसफॉर्मर के वाइंडिंग्स के अंदर अतिरिक्त भंवर धारा हानि उत्पन्न करती हैं, जो स्थानीय गर्म बिंदुओं के रूप में प्रकट होती हैं, न कि तेल के तापमापी में दिखाई देने वाली तापमान वृद्धि के रूप में। इसका परिणाम एक सीमेंट संयंत्र ट्रांसफॉर्मर के लिए यह होता है कि वाइंडिंग का गर्म बिंदु, शीर्ष-तेल तापमान नहीं, सीमित करने वाली स्थिति बन जाता है।

IEEE 519 सामान्य संयुक्त बिंदु पर मापी गई हार्मोनिक धारा सीमाओं को निर्धारित करता है, और संयंत्र की बस पर सामान्यतः पाए जाने वाले लघु-परिपथ अनुपात के लिए कुल मांग विकृति सीमा एकांक अंकों में आती है — जिसके कारण मापी अनुपालन, कोई दावा किया गया K-रेटिंग नहीं, वही है जो एक उपयोगिता अंतर-संबंध समीक्षा माँगेगी। परिवर्तनशील आवृत्ति ड्राइव हार्मोनिक्स इसलिए एक विनिर्देश इनपुट हैं, न कि एक अधोप्रवाह समस्या।

के-फैक्टर ट्रांसफॉर्मर ठीक इसी प्रकार के लोड के लिए मौजूद होते हैं, और जहाँ भी ये बड़ी संख्या में मौजूद होते हैं, वहाँ ये मानक उत्तर होते हैं। परिवर्तनशील आवृत्ति ड्राइव हार्मोनिक्स के-फैक्टर संख्या हार्मोनिक क्रमों के अनुदैर्ध्य में वर्गीकृत प्रति-यूनिट हार्मोनिक धारा के योग को दर्शाती है, जिसे उसके क्रम के वर्ग से गुणा किया गया हो: एक २५ प्रतिशत पाँचवाँ हार्मोनिक अपने आप में ०.२५² × ५² = ६.२५ प्रति-यूनिट भंवर हानि का योगदान देता है। के-४, के-९ और के-१३ इकाइयाँ ऐसी बनाई जाती हैं कि उनकी वाइंडिंग और कोर हानियाँ उस स्पेक्ट्रम के अधीन डिज़ाइन ढलान के भीतर बनी रहें, और यह चिह्नन यूएल शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मर मानक में परिभाषित है।

बड़े तेल में डूबा हुआ ट्रांसफार्मर इकाइयों के लिए, केवल के-रेटिंग पूरा उत्तर नहीं है। तापीय प्रश्न को वास्तविक हार्मोनिक स्पेक्ट्रम के अनुसार इकाई को डिरेट करके संभाला जाता है, जिसका वर्णन आईईईई सी५७.११० में किया गया है, और आपूर्तिकर्ता से नामपट्ट उपसर्ग के बजाय हार्मोनिक हानि की गणनाएँ प्रस्तुत करने का अनुरोध करना होता है। जहाँ स्पेक्ट्रम गंभीर होता है, वहाँ सस्ता इंजीनियरिंग अक्सर ऊपर की ओर होता है: बारह-पल्स विन्यास, सक्रिय फ्रंट एंड, या ड्राइव बस पर डिट्यून्ड फिल्टर बैंक।

 

धूल, गर्मी और शीतलन: वे साइट की परिस्थितियाँ जो एनक्लोज़र का निर्धारण करती हैं

ट्रांसफॉर्मर का तापमान उत्थान सामान्य आईईसी 60076 आधार पर अधिकतम वातावरणीय तापमान 40°से. के विरुद्ध निर्दिष्ट किया जाता है। गल्फ, सहेल और दक्षिण एशिया के कुछ हिस्सों में सीमेंट संयंत्रों का छाया तापमान नियमित रूप से 45 से 50°से. के बीच होता है, जिसमें किल्न शेल और पूर्व-तापक टावरों से विकिरित गर्मी स्थानीय भार में वृद्धि करती है। संदर्भ वातावरण से ऊपर के तापमान पर इकाई को कम दर से ऑर्डर किया जाना चाहिए, या कम डिज़ाइन प्रवणता के साथ ऑर्डर किया जाना चाहिए — समान रेटिंग के साथ यह इकाई सिर्फ अधिक गर्म होकर चलेगी और तेज़ी से पुरानी हो जाएगी।

धूल समस्या का दूसरा हिस्सा है, और यह सफाई की समस्या से पहले एक शीतलन की समस्या है। सीमेंट और कच्चे मिश्रण की धूल बहुत बारीक, क्षारीय होती है और जब यह नमी सोख लेती है तो हल्की रूप से चालक बन जाती है, इसलिए यह बुशिंग और टर्मिनल बॉक्स के चारों ओर क्रीपेज पाथ को जोड़ देती है। यह गुड़ाऊ टैंक की दीवारों और रेडिएटर के फिनों के अंतराल को भी भर देती है, जहाँ एक बड़ा तेल में डूबा हुआ ट्रांसफार्मर अधिकांश ऊष्मा को छोड़ देता है। अवरुद्ध फ़िल्टर वाली बाध्य-शीतलित इकाई पूरी तरह से अपनी बाध्य-शीतलन रेटिंग खो देती है और उस क्षण जब संयंत्र सबसे अधिक भार में चल रहा होता है, वह अपनी स्व-शीतलित रेटिंग पर वापस चली जाती है।

विनिर्देशन चरण में इसका क्या अर्थ होता है: धूल-भारित स्थलों पर विस्तृत फ़िन या रेडिएटर अंतराल, आईपी54 या उच्च श्रेणी के समापन आवरण, क्षारीय धूल के लिए अनुमोदित सील और गैस्केट्स, तथा किसी भी बाध्य-शीतलित बैंक पर अंतर-दाब संकेतन का रखरखाव, ताकि रखरखाव दल फ़िल्टर लोडिंग को क्षमता के नुकसान से पहले देख सके। जहाँ शुष्क-प्रकार की इकाई को एमसीसी कक्ष के अंदर आंतरिक रूप से उपयोग किया जाता है, वहाँ आवरण चयन भी उसी तर्क का अनुसरण करता है — फ़िल्टर, सील और सफ़ाई अंतराल की योजना बनाना। गर्म और धूल-भारित स्थलों के लिए निर्दिष्ट ट्रांसफ़ॉर्मर एक समतुल्य नियम समूह का अनुसरण करते हैं।

 

एफ़एटी पर माँगी जाने वाली प्रमाणीकरण और परीक्षण साक्ष्य

उत्तर अमेरिका के सीमेंट परियोजनाओं के लिए प्रमाणन संबंधी प्रश्न प्रदर्शन संबंधी प्रश्न से पहले निपटाया जाता है, क्योंकि निरीक्षक एक सूची के साथ आता है। द्रव-भरे और शुष्क-प्रकार के उपकरणों पर उनकी श्रेणी के अनुसार उचित सूचीबद्धता अंकित होनी चाहिए; कनाडाई स्थलों के लिए CSA चिह्न या मान्यता प्राप्त समकक्ष आवश्यक हैं; और IEC बाज़ारों को IEC 60076 द्वारा कवर किया गया है, जिसमें शुष्क-प्रकार के उपकरणों के लिए IEC 60076-11 लागू होता है। द्रव-आविष्ट उपकरणों के लिए सामान्य आवश्यकताएँ और परीक्षण विधियाँ IEEE C57.12.00 और IEEE C57.12.90 में निर्धारित की गई हैं।

चिह्न से आगे, कारखाना स्वीकृति परीक्षण वह स्थान है जहाँ एक सीमेंट परियोजना अपने चालू करने के कार्यक्रम को अर्जित करती है या खो देती है। अनुपात, ध्रुवता, वाइंडिंग प्रतिरोध, बिना भार के हानि, भारित हानि, प्रतिबाधा, आरोपित और प्रेरित विभव, तापमान वृद्धि और आवेग — ये सभी प्रकार परीक्षणों के मूलभूत बिंदु हैं। दो अतिरिक्त परीक्षण टेस्ट बे में एक अतिरिक्त दिन व्यतीत करने के योग्य हैं: पहला, सामान्य ४०°से. के स्थान पर स्थल के वातावरण के अनुसार मापी गई तापमान वृद्धि की रिपोर्ट; दूसरा, शिपमेंट से पहले ली गई स्वीप आवृत्ति प्रतिक्रिया विश्लेषण की छाप, ताकि कोई परिवहन क्षति स्थल पर तुलना द्वारा पहचानी जा सके, न कि बहस का विषय बने।

 

हम सीमेंट कार्य के लिए इकाइयों का निर्माण और परीक्षण कैसे करते हैं

रायन इलेक्ट्रिक २००७ से एक १२०,००० वर्ग मीटर उत्पादन आधार से वितरण और शक्ति ट्रांसफॉर्मर का निर्माण कर रही है, जिसमें १८० से अधिक उत्पादन और परीक्षण उपकरणों के सेट और ३७ पेटेंट हैं, तथा २०२३ से ईटन के साथ एक संयुक्त उद्यम साझेदारी बनाए रखी है। सीमेंट कार्य की इकाइयाँ हमारी उपयोगिता और डेटा केंद्र की इकाइयों के समान ही लाइनों से निकलती हैं, दोनों तेल में डूबा हुआ ट्रांसफार्मर और शुष्क-प्रकार के निर्माण।

 

 

सीमेंट परियोजनाओं पर, हम डिज़ाइन मानों का उद्धरण देने के बजाय प्रत्येक इकाई पर नो-लोड और लोड नुकसान को मापते हैं, और हार्मोनिक नुकसान के लिए सुरक्षा अंतर की गणना ग्राहक के ड्राइव अनुसूची के आधार पर प्रति-परियोजना करते हैं। हमारे अनुप्रयोग इंजीनियरों द्वारा पहले दस्तावेज़ के लिए अनुरोध किया जाता है, जो ट्रांसफॉर्मर विनिर्देश नहीं, बल्कि ड्राइव सूची है — कितने ड्राइव, कौन-सी पल्स संख्या, और क्या रोलर प्रेस सर्किट में है — क्योंकि यह पत्रक के-फैक्टर, प्रतिबाधा वर्ग और शीतलन को क्रमशः निर्धारित करता है।

कमीशनिंग के सप्ताहों को बचाने वाली दूसरी आदत पैकेजिंग है। एक सीमेंट संयंत्र आमतौर पर भीतरी क्षेत्र में होता है, जिसका अर्थ है कि बंदरगाह के बाद सड़क या रेल के माध्यम से परिवहन, इसलिए इकाइयों को स्थलीय झटके के लिए दृढ़ किया जाता है, बड़ी क्षमता वाली इकाइयों के लिए तेल को सीलबंद ड्रम में भेजा जाता है, और एसएफआरए फिंगरप्रिंट परीक्षण रिपोर्ट के साथ यात्रा करता है ताकि साइट टीम के पास तुलना के लिए एक आधाररेखा हो।

 

किल्न शटडाउन विंडो के चारों ओर ऑर्डरिंग

एक सीमेंट संयंत्र ट्रांसफॉर्मर के कारण नहीं रुकता है। यह एक शटडाउन के कारण रुकता है, और शटडाउन की तारीख किल्न कैंपेन के अनुसार निर्धारित होती है, जिसी कारण प्राप्ति की समय-योजना उस तारीख से पीछे की ओर चलनी चाहिए, न कि ऑर्डर की तारीख से आगे की ओर। ट्रांसफॉर्मर आकार निर्धारण और लीड-टाइम योजना दोनों उसी घड़ी पर आती हैं।

हमें एक-लाइन आरेख, ड्राइव सूची, साइट का वातावरण और शटडाउन की तारीख भेजें, और हम आपको एक रेटिंग, एक प्रतिबाधा वर्ग, एक शीतलन व्यवस्था और एक तारीख के साथ वापस संपर्क करेंगे। हमारी अनुप्रयोग इंजीनियरिंग टीम से संपर्क करें [email protected] या +86-15371760308 पर और हम आपकी वास्तविक मोटर सूची के आधार पर प्रारंभ और हार्मोनिक आंकड़ों की गणना करेंगे।

लेखक के बारे में: यह गाइड जियांगसू रयान इलेक्ट्रिक कंपनी लिमिटेड (रयान ट्रांसफॉर्मर्स) की एप्लिकेशन इंजीनियरिंग टीम द्वारा तैयार किया गया है, जो 2007 से औद्योगिक, यूटिलिटी और डेटा केंद्र के ग्राहकों के लिए तेल-आधारित और शुष्क प्रकार के ट्रांसफॉर्मर्स का डिज़ाइन और निर्माण कर रही है। मिल स्टार्टिंग, हार्मोनिक डेरेटिंग या साइट एम्बिएंट डेरेटिंग से संबंधित प्रोजेक्ट-विशिष्ट प्रश्नों के उत्तर सीधे इंजीनियरिंग टीम द्वारा [email protected] पर दिए जाते हैं।