Cementa rūpnīcas transformatora izvēles pamācība: jaudas aprēķins smalcinātāju palaišanai, harmonikām un putekļiem

Smalcināšanas stacija Rietumāfrikā pagājušajā ceturksnī lūdza mūs pāraprēķināt 8 MVA vienības cenu. Sākotnējais cementa rūpnīcas transformators bija pasūtīts, pamatojoties uz darbojošās smalcinātāja slodzes datiem, un vienpadsmit mēnešus katrā reizē, kad tika palaidis neapstrādātās izejvielas smalcinātājs, transformators tik ļoti pazemināja barošanas līnijas spriegumu, ka smalcinātāja palaišanas ierīce atteicās uzturēt savu stāvokli. Neviens nebija izmērījis palaišanas kVA. Visi bija pieņēmuši, ka problēma ir transformatorā — vai arī vēl sliktāk, ka tā nav.

Cements ir viena no retajām nozarēm, kur elektriskā slodze ir koncentrēta uz dažiem ļoti lieliem dzinējiem, kas tiek palaidzami slodzē, darbojas mēnešiem un patiešām nekad nepārtrauc darbību. Transformators cementa rūpnīcas transformators šādā ekspluatācijas režīmā veic divas funkcijas vienlaikus: tas nodrošina pastāvīgu, nepārtrauktu slodzi un absorbē iekārtu pieslēguma strāvas triecienus, kuru palaišanas šķietamā jauda ir vairākas reizes lielāka par paša transformatora jaudas vērtību. Ja kāda no šīm abām prasībām netiek pareizi izpildīta, defekts parādās komisionēšanas laikā, nevis rūpnīcas testēšanas laikā.

 

 

 

Kā cementa rūpnīcas slodzes profils ietekmē standarta specifikāciju

Mūsdienu cementa rūpnīca patērē aptuveni 110–120 kWh elektriskās enerģijas uz tonnu cementa, un elektrodzinēji veido lielāko daļu šī skaitļa — nozaru novērtējumi liecina, ka dzinēju slodze sastāda 65–75 procentus no rūpnīcas kopējās elektroenerģijas patēriņa. Vislielākā slodze koncentrējas kominūcijā: izejvielu droblerī, cementa droblerī un jaunākos ražošanas līnijās — rullīšu presē; katru no šiem agregātiem darbina galvenais dzinējs, kura jauda ir 3–6 MW klases.

Piedāvātājs piekrīt. ASV Enerģētikas departamenta pētījums par cementa rūpnīcu elektroenerģijas patēriņu identificē lielās smalcināšanas dzirnavas kā lielāko vienreizējo elektroenerģijas patēriņa avotu rūpnīcā un norāda, ka šīs rūpnīcas parasti darbojas nepārtraukti mēnešiem starp apstāšanām. Abi šie skaitļi ir būtiski specifikācijai: rūpnīca bez ikdienas slodzes cikla ilgstoši nodrošina slodzes koeficientu 0,8–0,9 no nominālās jaudas, kas ir citads termiskais risinājums salīdzinājumā ar rūpniecisko rūpnīcu, kuras slodze dienā sasniedz divus maksimumus. Sektoram raksturīgo kontekstu seko IEA cementa sektora lapā, IEA cementa sektora lapa , bet pamatdatas par rūpnīcām nāk no LBNL/DOE cementa rūpniecības pētījuma .

Trīs specifikācijas vērtības cementa projektos tiek nepietiekami precizētas biežāk nekā jebkuras citas: dzinēju palaišanas kVA, harmonisko komponentu saturs no dzirnavu vadības sistēmām un reālās apkārtējās vides temperatūra un putekļu apstākļi vietā. Šīs norādījumu rokasgrāmatas atlikušā daļa katru no šīm trim vērtībām izskata secībā, kādā tās parasti rada problēmas.

 

Izmēri jāaprēķina, balstoties uz dzirnavu dzinēju palaišanu, nevis uz darbības kW

Parastais RFQ ierodas ar savienoto slodzi kW un pieprasījumu "transformators, kas atbilst". Tas nav pietiekami daudz informācijas, lai noteiktu cementa rūpnīcas transformators . Sākuma kVA nosaka sprieguma kritumu, un sākuma kVA ir atkarīgs no bloķētās rotorstrāvas, nevis no darba jaudas.

Ņemam 4 MW, 6,6 kV neapstrādātās maltuvju dzinēju ar bloķētās rotorstrāvas sešas reizes lielāku vērtību nekā pilnas slodzes strāva, 0,94 lielu efektivitāti un 0,90 lielu jaudas koeficientu. Dzinēja nominālā kVA vērtība ir aptuveni 4,7 MVA, tāpēc sākuma kVA ir aptuveni 28 MVA — aptuveni sešas reizes lielāka par dzinēja nominālo redzamo jaudu. Sekojošais barošanas līnijas sprieguma kritums var tikt aptuveni aprēķināts kā (sākuma kVA × transformatora impedances %) ÷ transformatora jauda. Ignorējot barošanas avota impedanci, kas ir derīgi tikai ļoti stingrā komunālā barošanas sistēmā, matemātiskais aprēķins izskatās šādi:

Transformatora jauda	Impedance	Aptuvenais barošanas līnijas sprieguma kritums 28 MVA maltuvju dzinēja palaišanas laikā	Praktiski novērojamais rezultāts
6 MVA	7.5%	35%	Maltuvju startētājs neatstāsies; dzinēja aizsardzība aktivizēsies
10 MVA	7.5%	21%	Robežvērtība — nepieciešams samazinātas sprieguma vai mīkstais palaišanas risinājums
16 MVA	8.0%	14%	Darbojas uz stabila avota; pārbaudiet augšupvirziena avota īssavilkuma līmeni
20 MVA	8.0%	11%	Ērts startēšanas process, taču jāapstiprina īssavilkuma izturība

 

Transformatora izmērošana cementa būvlaukumā tāpēc sākas no dzinēju saraksta, nevis no kopējā pieslēgtā slodzes apjoma. Šie skaitļi pieņem, ka vienīgais lielais dzinējs, kas startē, ir dzirnavas, un ka avots ir pietiekami stiprs, lai to ignorētu. Praksē vājš sabiedriskās elektrotīkla padeves avots ierobežo sprieguma kritumu neatkarīgi no transformatora lieluma, un risinājums kļūst par mīksto startētāju, mainīgās frekvences piedziņu (VFD) vai dzinēju startēšanas pētījumu, nevis lielāku transformatoru eļļas pildīts transformators .Dzinēja startēšanas sprieguma kritums, bloķētā rotora strāva un pretestība ir detalizētāk izskaidroti mūsu dzinēju startēšanas rokasgrāmatā.

 

Harmonikas: Kāpēc „dzinējam draudzīgās“ specifikācijas parasti apturās pusceļā

Vairākums cementa līniju, kas būvētas vai modernizētas pēdējā desmitgadē, darbina savus malšanas aparātus un ventilatorus, izmantojot mainīgās frekvences piedziņas, un sešu impulsu piedziņa pirms jebkādas filtrēšanas piesaista strāvas vilni, kas bagāts ar piektajiem un septītajiem harmoniskajiem komponentiem. Šīs strāvas rada divas lietas: tās izkropļo rūpnīcas barošanas sistēmu un rada papildu vortikulārās strāvas zudumus transformatora tinumos, kas parādās kā vietēji karstie punkti, nevis kā temperatūras paaugstinājums, ko rādītu eļļas termometrs. Seka cementa rūpnīcas transformators ir tāda, ka tinumu karstais punkts, nevis augšējās eļļas temperatūra, kļūst ierobežojošais faktors.

IEEE 519 standarts nosaka harmonisko strāvu robežvērtības, kas mērītas kopīgā pieslēguma punktā, un parastajām īssavienojuma attiecībām, kas raksturīgas rūpnīcas barošanas sistēmai, kopējā pieprasījuma izkropļojuma robežvērtība ir vienciparu skaitlis — tāpēc noderīgās interkonekcijas pārbaude prasa faktiski izmērītu atbilstību, nevis deklarētu K-reitingu. mainīgās frekvences piedziņas harmoniskie komponenti tāpēc ir specifikācijas ievade, nevis sekstošs problēmu avots.

K-faktora transformatori eksistē tieši šādai slodzei, un tie ir standarta risinājums, kur mainīgās frekvences piedziņas harmoniskie komponenti ir klāt lielā skaitā. K-faktora skaitlis ir kvadrātveida relatīvās harmonikas strāvas summa pa visām harmonikas kārtām, reizināta ar tās kārtas kvadrātu: 25 procentu piektā harmonika veido 0,25² × 5² = 6,25 vienības vērtību savstarpējās zudumu daļai. K-4, K-9 un K-13 vienības ir izgatavotas tā, lai tinumu un serdes zudumi paliktu iekšā projektētajā temperatūras gradientā pie šīs spektra, un marķējumu definē UL sausā tipa transformatora standarts.

Lielām eļļas pildīts transformators vienībām vienīgi K-reitings nav pilnīgs risinājums. Siltuma jautājumu risina, samazinot vienības nominālo jaudu atkarībā no faktiskās harmonikas spektra — to apraksta IEEE C57.110 — un prasot piegādātājam sniegt harmonikas zudumu aprēķinus, nevis tikai plāksnītes pieskaitījumu. Tur, kur spektrs ir smags, biežāk izdevīgāka inženierrisinājuma iespēja ir augšupvirzienā: divpadsmit impulsu konfigurācija, aktīvā priekšgala ierīce vai nobīdīta filtra baterija dzinēju barošanas līnijā.

 

Apmali, siltums un dzesēšana: Vietas apstākļi, kas nosaka ierobežojumu

Transformatora temperatūras paaugstinājumu norāda attiecībā pret maksimālo apkājējo temperatūru 40 °C saskaņā ar parasto IEC 60076 pamatu. Cementsaimniecības Bahreinā, Sahelā un dažās Dienvidāzijas daļās regulāri darbojas 45–50 °C ēnā, pie kam karstuma starojums no krāsnīm un priekšsildītāju torņiem palielina vietējo slodzi. Ja apkājējā temperatūra pārsniedz atsauces vērtību, vienībai jāsamazina jauda vai tā jāpasūta ar zemāku projektēto temperatūras gradientu — tā pati jaudas vērtība vienkārši izraisītu augstāku darba temperatūru un paātrinātu vecošanos.

Apmali veido otrā problēmas puse, un tas ir dzesēšanas jautājums pirms tam kļūst par tīrības jautājumu. Cementa un neapstrādātās maisījuma apmali ir smalka, bāziska un viegli vadītspējīga pēc mitruma uzņemšanas, tāpēc tā veido pārslēgumus gar izolācijas caurulītēm un termināla kastēm. Tā arī aizver spraugas gofrētajās tvertnes sienās un radiatora lāpstiņās, kur notiek liela eļļas pildīts transformators izdalā lielāko daļu siltuma. Spiesti dzesēta ierīce ar aizsprostotiem filtriem zaudē visu spiestās dzesēšanas reitingu un tūlīt pāriet uz pašdzesēšanās reitingu tieši tad, kad rūpnīca darbojas intensīvāk.

Ko tas nozīmē specifikāciju stadijā: platumākās ribas vai radiatora atstarpe tur, kur vietne ir putekļaina, IP54 vai augstākas aizsardzības pakāpes beigu korpusi, blīves un gumijas blīvējumi, kas paredzēti alkāliskiem putekļiem, kā arī uzturēta diferenciālā spiediena indikācija jebkurā spiesti dzesētā blokā, lai tehniskās apkopes komanda varētu redzēt filtra noslogotību pirms tā ietekmē jaudu. Tur, kur sausa tipa transformators tiek izmantots iekštelpās MCC telpā, korpusa izvēle seko tai pašai loģikai — filtri, blīves un tīrīšanas intervāla plānošana. Transformatori, kas paredzēti karstām un putekļainām vietnēm ievēro salīdzināmu noteikumu kopumu.

 

Sertifikācija un testēšanas pierādījumi, ko prasa FAT stadijā

Ziemeļamerikas cementa projektu gadījumā sertifikācijas jautājums tiek atrisināts pirms veiktspējas jautājuma, jo inspektors ierodas ar sarakstu. Šķidrumā pildītām un sausām transformatoru vienībām jābūt atbilstošai sertifikācijai, kanadiešu objektiem nepieciešami CSA zīmogi vai atzīts līdzvērtīgs sertifikāts, bet IEC tirgiem piemērojamā standarta prasība ir IEC 60076, kur IEC 60076-11 attiecas uz sausām transformatoru vienībām. Vispārīgās prasības un testēšanas metodes šķidrumā iegremdētām transformatoru vienībām noteiktas IEEE C57.12.00 un IEEE C57.12.90.

Pār zīmogu ietot, rūpnīcas pieņemšanas tests ir tas posms, kurā cementa projekts iegūst vai zaudē savu nodošanas ekspluatācijā grafiku. Pamata parametri ir attiecība, polaritāte, tinumu pretestība, tukšgaitas zudumi, slodzes zudumi, impedance, pieliktais un inducētais potenciāls, kā arī temperatūras paaugstināšanās un impulsu tests kā tipa testi. Vērts pavadīt papildu dienu testu zālē, lai veiktu divus papildu testus: mērīto temperatūras paaugstināšanās ziņojumu, kas saistīts ar objekta apkājējo temperatūru, nevis vispārīgu 40 °C norādi, un frekvences atbildes analīzes pirkstu nospiedumu, ko veic pirms transportēšanas, lai jebkādu transportēšanas bojājumu varētu noteikt salīdzinot uz objekta, nevis diskutēt par to.

 

Kā mēs ražojam un testējam transformatorus cementa rūpniecības vajadzībām

Ryan Electric ražo sadalības un spēka transformatorus kopš 2007. gada no 120 000 m² lielas ražošanas bāzes, kurā ir vairāk nekā 180 ražošanas un testēšanas iekārtu komplekti un 37 patenti, un kopš 2023. gada uztur kopuzņēmumu ar Eaton. Cementa rūpniecības vajadzībām paredzētie transformatori tiek ražoti tajās pašās līnijās, kur mēs ražojam transformatorus elektroenerģijas sistēmām un datu centriem, gan eļļas pildīts transformators un sausā tipa konstrukcija.

 

 

Cementa projektos mēs katram vienības vienībai mērām tukšgaitas un slodzes zudumus, nevis norādām projektētos rādītājus, un mēs harmonisko zudumu rezervi uzskatām par katram projektam individuālu aprēķinu, ko nosaka klienta piedziņas grafiks. Pirmais dokuments, kuru mūsu lietojumprogrammu inženieri pieprasa, nav transformatora specifikācija, bet gan piedziņu saraksts — cik daudz piedziņu, kāds ir to impulsu skaits un vai ķēdē ir rullīšu dzirnavas — jo šis dokuments nosaka K-faktoru, impedances klasi un dzesēšanu, šajā secībā.

Cits ieradums, kas saglabā desmitus nedēļu uzstādīšanas laikā, ir iepakošana. Cementa rūpnīca parasti atrodas iekšzemes teritorijā, kas nozīmē, ka pēc ostas transportēšana notiek pa ceļu vai dzelzceļu, tāpēc vienības ir nostiprinātas pret sauszemes triecieniem, lielākajām jaudām eļļa tiek piegādāta noslēgtos traukos, un SFRA pirkstu nospieduma dati ceļo kopā ar testa ziņojumu, lai vietējā komanda varētu salīdzināt tos ar pamatvērtībām.

 

Pasūtīšana ap krosa izslēgšanas logu

Cementa rūpnīca neapstājas transformatora dēļ. Tā apstājas, lai veiktu apstāšanos, un apstāšanās datums ir noteikts ar krāsns kampaņu, tāpēc iepirkumu grafika pulkstenim jāskaita atpakaļ no šī datuma, nevis uz priekšu no pasūtījuma. transformatora izmēru noteikšana un piegādes laika plānošana abas pieder šim pulkstenim.

Nosūtiet mums vienas līnijas shēmu, piedziņu sarakstu, vietnes apkājējās vides parametrus un apstāšanās datumu, un mēs atbildēsim ar transformatora jaudas vērtību, impedances klasi, dzesēšanas shēmu un datumu. Sazinieties ar mūsu lietojumprogrammu inženieru komandu epastā [email protected] vai pa tālruni +86-15371760308, un mēs aprēķināsim starta un harmonisko skaitļu vērtības, izmantojot jūsu faktiskos dzinēju sarakstus.

Par autoru: Šo rokasgrāmatu sagatavoja lietojumprogrammu inženieru komanda uzņēmumā Jiangsu Ryan Electric Co., Ltd. (Ryan Transformers), kas kopš 2007. gada projektē un ražo eļļā iegremdētus un sausos transformatorus rūpniecības, enerģētikas un datu centru klientiem. Projektam specifiskus jautājumus par rūpnīcas palaišanu, harmonisko atslodzes koeficientu vai vietējās vides temperatūras ietekmi uz jaudu tieši atbild inženieru komanda epastā [email protected].