Vandens valymo įrenginių transformatoriai: dydžio parinkimas siurblių paleidimui, kintamosios srovės dažnio keitiklių harmonikoms ir agresyviems orams

Kodėl vandens valymo įmonė yra sunki transformatoriui

Vienos įmonės, kuriai praeitais metais pateikėme pasiūlymą, aeracijos siurbliai veikė puikiai devynis mėnesius, o po to kiekvieną popietę pradėjo išjungti tą patį apsauginį jungiklį. Siurbliai nebuvo problema. Taip pat nebuvo problema ir variklio valdymo įrenginys. vandens valymo įmonės transformatorius buvo užsakytas remiantis įmonės veikiančia apkrova – 1250 kVA siurblių ir siurblių – be jokios nuolaidos harmoniniams srovės komponentams, kuriuos variklio valdymo įrenginiai grąžins į transformatorių, ir be jokios nuolaidos paleidimui su trimis 250 AG varikliais toje pačioje magistralėje.

Vandens ir nuotekų valymo įmonės yra vienos nepalankiausių vietų pasaulyje transformatoriui įrengti. Apkrova yra kintama, indukciniais varikliais varoma, pusė jos yra už kintamos dažnio variklių valdymo įrenginių, o oras yra drėgnas, chloruotas arba pilnas vandenilio sulfido. Jei padarysite klaidą bent viename iš šių trijų aspektų, gedimas pasireiškia kaip netikėtas apsauginio jungiklio išsijungimas, peršildyta apvija arba išardyta korpuso dėžutė, kuri nepatenkina inspekcinės patikros antraisiais metais.

 

Apkrovos charakteristikos, nulemiančios kVA galios reitingą

Trys pareigos charakteristikos nulemia specifikaciją, ir jos veikia skirtingomis kryptimis.

• Naštos profilis yra dvimodis. Valymo įstaiga – ne gamykla, kurioje nuolat veikia pastovi technologinė apkrova. Naktį ji veikia pagrindine apkrova, dieną – maksimalia apkrova, o po lietaus metu, kai įtekėjimas padvigubėja, paleidžiami siurbliai. Transformatoriai, parinkti remiantis metine vidutine apkrova, visus metus bus apkrauti žymiai virš vidutinės reikšmės.
• Beveik viskas – varikliai. Siurbliai, pučiamieji įrenginiai, maišytuvai, dumblių šluostytuvai, strypų tinkleliai. Varikliai paleidimo metu suvartoja užblokuoto rotoriaus srovę, o transformatorius registruoja atitinkamą įtampos kritimą – tai įstaigoje pasireiškia kaip „minkštas“ paleidimas, kontaktoriaus „bumbtelėjimas“ arba PLC per paleidimas.
• Pusė apkrovos yra nelinijinė. Orinimojo ventiliatoriai, pirminiai siurbliai ir cheminės medžiagos dozavimas visi veikia variklių valdymo įtaisuose. Kai pastatytas nuolatinio greičio veikimui įrenginys keičiamas į kintamosios dažnio valdymą – kas sudaro didžiąją dalį mūsų pasiūlytų modernizavimo darbų – transformatorius išlieka tos pačios galios, tačiau harmoninių srovių dydis auga.

Pridėkite į įrangos patalpą chlorą, drėgmę ir vandenilio sulfidą – ir universalaus paskirties transformatorius nebebus akivaizdus sprendimas. Toliau pateikiamos tikrinimo pozicijos, kurias atliekame prieš nustatydami kVA reikšmę vandens ar nuotekų projektui, nepriklausomai nuo to, ar vienetas yra transformatorius su montavimo pagrindu lauko tipo ar sausojo tipo vienetas MCC patalpoje.

 

Siurblių paleidimo galios nustatymas: „šeši–septyni kartų“ taisyklė

Variklio paleidimas lemia kVA reikšmę dažniau nei nuolatinė apkrova. Įprastas trumpuoju jungimu veikiantis asinchroninis variklis pritraukia maždaug šešis–septynis kartus didesnę srovę nei jo nominalioji srovė, kai rotorius yra užblokuotas , o ir vienintelis dalykas tarp to srovės ir elektrinės įtampos yra transformatoriaus varža ir aukštesnio lygio tinklas. Elektrinė tiesiogiai patiria rezultatą: šviesos pritemsta, varikliai išsijungia dėl žemos įtampos, o paleidimo seka užsisklendžia.

Šiaurės Amerikoje taikoma darbo taisyklė – parinkti transformatorių taip, kad didžiausio variklio paleidimo metu įtampa prie variklio gnybtų nesumažėtų daugiau kaip 10–15 procentų tai projektavimo konvencija, kuri pasikartoja tiek konsultantų, tiek energijos tiekėjų rekomendacijose, o ne vienintelė standartinė sąlyga. Šį skaičių mes prašome nurodyti RFQ dokumente. Pateikite mums variklių sąrašą – galia (AG), kodas raidėmis, NEMA projektavimo raidė, paleidimo būdas – ir transformatoriaus varža bus nustatyta remiantis įtampos nuosmukio riba, o ne katalogo puslapiu.

Dvi praktinės aplinkybės lemia, ar laikinojo režimo tyrimas atitinka faktiškai pastatytą elektrinę.

• Paleidimo būdas keičia atsakymą. Tiesioginis paleidimas su 300 AG našumo ventiliatoriumi gali neleisti naudoti standartinio transformatoriaus su 5,75 % varža mažoje gamykloje; minkštas paleidiklis arba variklio valdymo įrenginys su srovės ribojimu dažnai leidžia naudoti tą patį transformatorių.
• Generatorius yra skaičiavimo dalis. Kai atsarginis generatorius aprūpina gamyklą praradus tinklo tiekimą, efektyvi šaltinio varža staigiai išauga, todėl ventiliatorius, kuris švariai paleidžiamas nuo tinklo, gali sustabdyti generatorių. Gamyklos, kurioms reikia vykdyti visą valymo procesą per pertrauką, abu įrenginius reikia parinkti pagal tą patį paleidimo režimą.

Jei jūsų gamykla vis dar projektuojama ir variklių sąrašas vis dar keičiamas, priskirkite mums dabartinį galios (AG) sąrašą bei blogiausią vienu metu paleidžiamų variklių kombinaciją. Mūsų inžinieriai atliks įtampos kritimo tikrinimą dėl dviejų ar trijų kVA dydžių, kurie tinka, kad transformatorius būtų užsakytas remiantis tais pačiais prielaidomis kaip ir jūsų laikinosios būsenos tyrimas.

 

Kintamosios srovės variklių valdymo įtaisų apkrovos ir jų harmonikos: kur atsiranda papildoma šiluma

Šešių impulsų variklių valdymo įtaisas srovę ima trumpais impulsais, o ne sinusine banga, o ta srovė turi harmonikų dedamąsias, kurioms transformatorius nebuvo suprojektuotas. Šių harmonikų sukelti nuostoliai nėra proporcingi pagrindinei srovei, kurią jos pakeičia. Harmonikų sukelta išsibarstytąji magnetinė srovė šildo apvijas, šerdies spaustukus, bakelo sienas ir neutralų laidą, o transformatoriui, kuris jau apkrautas iki 80 % nominalios galios, rezultatas pirmiausia pasireiškia padidėjusiu aukščiausiojo aliejaus temperatūros rodmeniu, o vėliau – termine apsauga.

Yra trys būdai, kaip tai išspręsti techninėje specifikacijoje, ir jie nėra vienodai geri.

• Sumažinti standartinio transformatoriaus naudingąją galią. Tiesioginis sprendimas: transformatorių parinkti 15–25 procentais didesnės galios nei variklių valdymo įtaiso apkrova ir visą gamyklos eksploatacijos laikotarpį priimti papildomus tuščiosios eigos nuostolius. Tai veikia ir dažnai yra pigiausias pradinis sprendimas.
• Nurodyti harmonikoms pritaikytą transformatorių. K reitingo arba naudojimo sąlygų projektavimas naudoja šerdį ir apviją, suprojektuotą papildomoms sūkurių ir išsibarstymo nuostoliams nešti, o neutralusis laidininkas yra pritaikytas trijų kartų harmonikoms, kai yra vienfazės apkrovos. Paprašykite rašytinio apkrovos pagrindo, nes K reitingas, pateiktas be nurodyto K faktoriaus ir apkrovos profilio, yra tik etiketė, o ne projektavimo sprendimas.
• Pašalinkite harmonikas prieš transformatorių. Linijų reaktoriai, aktyvūs arba neaktyvūs filtrai sumažina tai, kas pasiekia transformatorių, ir tai yra tinkamas sprendimas, kai gamykla turi pranešti apie iškraipymus bendrojo jungimosi taške. Šaltinis, kurį taiko jūsų elektros tiekėjas, yra IEEE Std 519-2022 standartas, o praktinis tikslas, kurį dauguma Šiaurės Amerikos elektros tiekėjų taiko, yra 5 % bendro įtampos iškraipymo riba, kurią šis standartas nustato sistemoms iki 69 kV.

Nepriklausomai nuo pasirinkto sprendimo, iškraipymo rodiklis turi būti įtrauktas į technines specifikacijas. A Variklio valdymo prietaisų harmonikos skyrius, kuriame nurodyta „laikytis IEEE 519 standarto“, ir daugiau nieko, palieka transformatorių tiekėjui spėlioti, ar jis turi pirkti papildomos vario, ar jūs – filtrą.

 

Agresyvi aplinka: H2S, chloras ir korpuso pasirinkimas

Įranga esančioje patalpoje nuotekų valymo įrenginyje yra nepalanki aplinka, kurios pavojingumas lengvai nepastebimas. Galinės statybos pastatai, drėgnosios duobės ir fermentacinės zonos turi vandenilio sulfido, kuris puola varį, sidabrą ir valdymo laidų litavimą net koncentracijose, kurių niekas negali užuosti. Chloravimo ir hipochlorito patalpos sukuria antrąją korozijos kelią. Pridėkite beveik visišką drėgmę, ir problema kyla ne dėl dangos pažeidimo – o dėl jungčių gedimo po dviejų ar trijų metų.

Trys techninės specifikacijos sprendimai sudaro didžiausią riziką.

• Korpuso apsaugos laipsnis. Kad būtų užtikrinta veikla nuotekų aplinkoje, vietos elektros projektavimo vadovuose nustatytas minimalus reikalavimas – NEMA 4X korpusas (korozijai atsparus, o ne tik vandeniui nepraleidžiantis), o ne NEMA 3R korpusas, kuris paprastai naudojamas įprastuose lauko skirstomuosiuose transformatoriuose. Tai reiškia, kad korpusas turi būti pagamintas iš nerūdijančiojo plieno arba tinkamai padengtas, turėti sandarios durys su tarpinėmis ir korozijai atsparius komponentus, o ne dažytą lakštų metalo dėžę.
• Dengimo sistema. Prie jūros ir cheminės aplinkos poveikis paprastai nurodomas kaip ISO 12944 korozijos kategorija, o ne kaip dažo spalva; C5-M kategorija yra nuoroda aukštos korozijos, jūrinės klasės eksploatavimui. Kai mes gaminame įrangą šiai kategorijai, dengimo sluoksnio kokybė patvirtinama druskos tirpalo purškimu atliekamu bandymu, o galutinio dengimo grafikas įtraukiamas į užsakymą, o ne taikomas kaip gamyklinis numatytasis variantas.
• Skystų medžiagų saugojimas ir prieiga. Nafta prisotinėse transformatorinėse stotyse naftos išsaugojimo sistema ir bako sandarinimas nulemia, ar per penkerius metus į vidų prasiskverbs drėgmė, o ėminių paėmimo vožtuvo vieta nulemia, ar techninės priežiūros komanda gali paimti ėminį, neatidarant korpuso. Paklauskite, kur yra vožtuvas; jei atsakymas yra „viduje, už durų“, tikėkitės, kad ėminys niekada nebus paimtas.

Išorinis įrengimas transformatorius su montavimo pagrindu išsprendžia patalpos problemą, bet nekorozijos problemos. Plokščiojo tipo (pad-mounted) transformatorius pakeliamajame įrenginyje yra toje pačioje chloruotoje, drėgnoje aplinkoje kaip ir siurbliai, kuriems jis tiekia energiją, todėl korpuso danga ir sandarinimo juostos kokybė svarbesnė nei įrenginio vieta.

 

Dvigubinimas ir rezervinė maitinimo sistema: konfigūracijos klausimas

Valymo įmonėms dažniausiai reikalaujama tęsti valymo procesą net esant elektros tiekimo nutraukimui, o šis reikalavimas taikomas tiek generatoriams, tiek transformatorių išdėstymui.

Būdinga konfigūracija – dviejų galų „pagrindinis–ryšys–pagrindinis“ schema su įprastai atvira ryšio jungtimi: du transformatoriai, dvi jungiamosios plokštės ir viena ryšio pertraukiklė. Kiekvienas transformatorius maitina po pusę gamybos objekto, o ryšio jungtis leidžia bet kuriam iš transformatorių maitinti būtinuosius vartotojus, jei kitas transformatorius yra neveikiantis. Kompromisas – impedansas. Lygiagretinamos arba ryšio jungtimi uždaromos veikimo sąlygos reikalauja sutampančių impedansų ir sutampančių reguliavimo padėčių; kitaip abu vienetai nevienodai pasiskirstys apkrovą, kaip tai numatyta vienpolausėje schemoje. Todėl mes prašome nurodyti impedanso diapazoną prieš pateikdami pasiūlymą dėl transformatorių poros, o ne po to.

Kai kur atveju, kai vienas transformatorius maitina įmonę, rezervinės sistemos schema paprastai atrodo taip: generatorius paslaugų įėjime, perjungimo jungiklis ir sprendimas dėl to, kurios apkrovos gali būti automatiškai paleistos iš naujo. Ventiliatoriai ir variklių pavaros kelia problemų. Didelių variklių pavaros su ilgu įsibėgėjimu mažiau apkrauna generatorių nei tiesioginis įjungimas į tinklą, o transformatorius, kurio varža nustatyta žema naudojant elektros energiją iš tinklo, gali pabloginti situaciją, kai naudojamas generatorius. Abiem atvejais reikia patikrinti tą pačią variklių sąrašo schemą.

 

Ką įtraukti į techninę specifikaciją

Techninės specifikacijos punktai, kurie nusprendžia, ar pristatytas įrenginys atitinka projektavimo tikslus:

Pavadinimas pagal specifikaciją	Ką reikia nurodyti	Ką klausti
Variklių sąrašas	Užstrigusio rotoriaus kVA, kodinė raidė, NEMA projektavimo raidė, paleidimo metodas	Paprašykite nurodyti įtampos nuosmukio ribą: Šiaurės Amerikoje praktikoje priimtina riba yra 10–15 %
Vienalaikiški paleidimai	Blogiausias realiai veikiančios įmonės apkrovos derinys	Paleidimas po lietaus – trys ventiliatoriai kartu su dumblių siurbliu reikalauja kito transformatoriaus nei vieno siurblio paleidimas vienu metu
Variklių pavara	Bendroji VFD galia (AG) ir ar tiekiamas filtras arba reaktorius	Nurodyti iškraipymo tikslą bendrojo jungimosi taške; šaltinis, kurį naudos jūsų elektros tiekėjas, yra IEEE Std 519-2022 standartas
Impedanso juosta	Procentinė impedanso vertė ir leidžiama paklaida, nustatyta iš laikinosios būsenos tyrimo	Reikalinga paleidimo atvejui ir dvigubojo prijungimo (double-ended) išdėstyme – apkrovos pasiskirstymui
Korpusas ir paviršiaus apdaila	NEMA 4X procesų zonoms; ISO 12944 korozijos kategorija	Nurodyti kategoriją (pvz., C5-M – aukštos korozijos jūrinė klasė), o ne aprašyti dažų spalvą
Avarinės (standby) konfigūracijos tipas	Pagrindinis–ryšys–pagrindinis, generatoriumi aprūpintas ar vienpusis	Generatoriaus korpusas nustato kitokius varžos reikalavimus nei naudingosios galios šaltinio korpusas
Bandymo apimtis	Būtinieji bandymai atliekami kiekvienam vienetui; tipiniai bandymai – konstrukcijai; dalinis išlydis – sausosios konstrukcijos atveju	Paklauskite, kuris bandymų standartas naudojamas ir ar įtraukta sertifikavimo agentūros stebėjimo paslauga

 

Bandymų atlikimo metu padalinimas vertas aiškiai paminėti. Būtinieji bandymai atliekami kiekvienam vienetui ir atitinka konstrukcijos bandymų kodeksą: IEEE C57.12.90 skysčiuose panardinamoms sistemoms Šiaurės Amerikoje ir bendrieji reikalavimai IEC 60076-1 iEC projektams, o sausosios konstrukcijos atitinka IEC 60076-11 . Tipiniai bandymai – temperatūros kilimo, impulsinio ir trumpojo jungimo atlaikymo bandymai – priklauso konstrukcijai ir turi būti susiejami su tiekiamu vienetu. Jei gamykloje įrengiami variklių valdymo įrenginiai, raštu paprašykite harmonikų nuostolių patikrinimo, nes būtent šis skaičiavimas nusprendžia, ar vienetas veiks vėsiai ar per karščiu.

 

Kaip mes kuriame vandens ir nuotekų tvarkymo projektams

Ryan Electric gamina transformatorius nuo 2007 m. 120 000 m² gamybos įmonėje Džiangsu, kurioje yra daugiau kaip 180 gamybos ir bandymų įrangos rinkinių bei 37 patentai; nuo 2023 m. veikiame kaip oficialus Eaton bendradarbiavimo partneris. Vienetai tiekiami su UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS ir CE sertifikatais, atitinkamais paskirties rinkos reikalavimams – tai ypač svarbu miestų projektuose, kai inspektorius patikrina prietaiso etiketę dar prieš įjungdamas įtampą. Jei projektas yra sertifikuotas, bandymai vykdomi kartu su sertifikavimo agentūra, o ne vidinėje įmonės laboratorijoje – pavyzdžiui, per UL Solutions šiaurės Amerikos sertifikavimui.

Inžinerinis skirtumas vandens projektuose – tai tai, ką mes paprašome prieš pateikdami pasiūlymą. Variklių sąrašas su kodais, paleidimo metodas, vienu metu paleidžiamų variklių atvejis, variklio galingumas, ar tiekiamas filtras, apsauginės konstrukcijos klasifikacija technologinėje zonoje, korozijos kategorija bei rezervinės sistemos konfigūracija. Kai šie duomenys pateikiami kartu, transformatorius su montavimo pagrindu arba sausosios tipo įrangos vieneto, kuris grąžinamas, dydis parenkamas pagal gamybos įmonės veikimo sąlygas, o ne pagal bendrą prijungtų variklių galią.

Pateikite mums variklių sąrašą, vietos sąlygas ir reikalavimus įrangos korpusui savo gamybos įmonei ar pakėlimo stočiai, ir mūsų inžinieriai atlikys dydžio patikrinimą pagal paleidimo sąlygas ir harmoninių svyravimų apkrovas, taip pat nurodys kiekvieną detalesnę dengimo sistemą ir bandymų apimtį. Techninis atsakymas per 48 valandas.

Apie autorių: Šis vadovas parengtas Jiangsu Ryan Electric Co., Ltd. inžinerijos ir eksporto komandos – transformatorių gamintojo, įsteigto 2007 metais, nuo 2023 metų oficialaus Eaton bendradarbiavimo partnerio bei sausosios tipo, aliejuje panardinamųjų, žemėje montuojamųjų ir kompaktiškųjų transformatorių stotelių gamintojo, skirtų komunalinėms, pramoninėms, duomenų centrų ir infrastruktūros projektams. Komanda palaiko miestų ir pramoninių vandens projektų realizavimą nuo techninių specifikacijų peržiūros iki gamyklinių bandymų.