Ūdens attīrīšanas stacijas transformatori: izmērošana ūdens sūkņu palaišanai, VFD harmonikām un agresīvai gaisa videi

Kāpēc ūdens attīrīšanas stacija ir smaga slodze transformatoram

Vienu no aerācijas blīvētājiem, ko pagājušajā gadā piedāvājām konkrētai stacijai, deviņus mēnešus darbojās normāli, bet pēc tam katru pēcpusdienu sāka izslēgt vienu un to pašu barošanas automātisko slēdzi. Blīvētāji nebija problēmas cēlonis. Arī piedziņa nebija vainīga. ūdens attīrīšanas stacijas transformators tika pasūtīts, pamatojoties uz stacijas darba slodzi — 1250 kVA ūdens sūkņiem un aerācijas blīvētājiem — bez jebkādas rezerves harmonisko strāvu kompensācijai, ko piedziņas atgriež tajā, un bez jebkādas rezerves restartam ar trim 250 hp motoriem uz vienas un tās pašas barošanas līnijas.

Ūdens un notekūdeņu tīrītavas ir vietas pasaulē, kur transformatoru uzstādīšana ir visgrūtākā. Slodze ir cikliska, to nodrošina indukcijas dzinēji, puse no tās ir aiz mainīgās frekvences vadības ierīcēm, un gaisā ir mitrums, hlors vai sērvodrodis. Ja kāds no šiem trim faktoriem nav pareizi ņemts vērā, tas izpaužas kā nevajadzīga automātiskās slēdzenes aktivizācija, karsta tinuma daļa vai rūsējusi korpusa konstrukcija, kas nesakrīt ar inspekcijas prasībām otrajā gadā.

 

Slodzes raksturlielumi, kas nosaka kVA jaudas vērtību

Trīs darbības raksturlielumi nosaka specifikāciju, un tie virza pretējās virzienos.

• Slodzes profils ir bimodāls. Apstrādes tīrītava nav rūpnīca, kas darbojas ar pastāvīgu procesa slodzi. Tā darbojas ar pamatslodzi naktī, tad dienā sasniedz maksimumu, pēc tam pēc lietus laikā notikuša notekūdeņu pieplūduma atkal ieslēdz sūkņus, kad ietekme divkāršojas. Transformatorus, kuru jauda noteikta pēc gada vidējās vērtības, lielākajā daļā gada ekspluatācijas laika slodze pārsniedz vidējo vērtību.
• Gandrīz viss ir dzinējs. Sūkņi, gaisa pūtēji, maisītāji, dūņu skrāpji, stieņu režģi. Motori ieslēgšanas brīdī patērē slēgtās ķēdes strāvu, un transformators reaģē uz sprieguma kritumu, kas ar to saistīts — ko objekts pieredz kā mīkstu ieslēgšanos, kontaktoru drebēšanu vai PLC restartu.
• Puse no slodzes ir nelineāra. Gaisa padeves pūtēji, galvenie sūkņi un ķīmisko vielu dozēšana darbojas ar biežuma regulējamām piedziņām. Kad objektu, kas projektēts pastāvīgā ātrumā darbībai, pārveido uz VFD vadību — kas veido lielāko daļu no mūsu piedāvātajiem modernizācijas darbiem — transformatora izmērs paliek nemainīgs, bet harmonisko strāvu vērtība pieaug.

Pievienojot aprīkojuma telpā hloru, mitrumu un ūdeņraža sulfīdu, vispārēja mērķa transformators vairs nav acīmredzamais risinājums. Turpmāk ir norādīti punkti, kurus mēs pārbaudām, pirms noteiksim kVA vērtību ūdens vai notekūdeņu projektam, un tie attiecas neatkarīgi no tā, vai vienība ir padmontēts transformators ārpusē vai sausa tipa vienība MCC telpā.

 

Sūkņu ieslēgšanai paredzēta izmērošana: sešu līdz septiņu reižu likums

Motora palaišana ietekmē kVA daudzumu biežāk nekā nepārtraukta slodze. Vārpstas bloķēšanas laikā vienkārša asinhrona motoru ar ķīliņu režģi patērē aptuveni sešas līdz septiņas reizes lielāku strāvu nekā pilnas slodzes strāva , un vienīgais, kas šo strāvu atdala no rūpnīcas sprieguma, ir transformatora impedances un augšupvadītā tīkla pretestība. Rūpnīca to sajūt tieši: gaismas mirgo, piedziņas izslēdzas zema sprieguma dēļ un restarta secība tiek bloķēta.

Ziemeļamerikā pieņemtā darba norma ir izvēlēties transformatoru tā, lai lielākā motora palaišanas laikā sprieguma kritums pie motora kontaktiem nepārsniegtu 10–15 procentus . Šis skaitlis ir projektēšanas konvencija, kas atkārtojas gan konsultantu, gan elektroenerģijas sniedzēju norādījumos, nevis vienots standarta prasības dokuments, un tieši šo vērtību mēs prasām RFQ dokumentā. Sniedziet mums motora grafiku — jaudu (zirgspēkos), koda burtu, NEMA dizaina burtu un palaišanas metodi — un transformatora impedances vērtība tiek noteikta, pamatojoties uz sprieguma krituma ierobežojumu, nevis uz kataloga lapas datiem.

Divi praktiski punkti nosaka, vai pārejas režīma pētījums atbilst faktiski būvētajai iekārtai.

• Startēšanas metode maina atbildi. Tieša pievienošana 300 ZS ventilatoram var izslēgt standarta transformatoru ar 5,75 % impedanci mazai iekārtai; mīksta startētāja vai strāvas ierobežotāja piedziņa bieži ļauj izmantot to pašu transformatoru. Startēšanas metode jānorāda transformatora datu lapā, ne tikai motoru grafikā.
• Ģenerators ir daļa no aprēķina. Kad rezerves ģenerators nodrošina iekārtas darbību, kad nav pieejama elektrotīkla barošana, efektīvā avota impedance strauji palielinās, un ventilators, kas viegli startē no elektrotīkla, var izraisīt ģeneratora apstāšanos. Iekārtām, kurām obligāti jādarbojas pilnā apstrādes režīmā avārijas gadījumā, abas mašīnas jāizvēlas vienādai startēšanas situācijai.

Ja jūsu rūpnīca vēl ir projektēšanas stadijā un dzinēju grafiks joprojām tiek pārskatīts, nosūtiet mums pašreizējo jaudas sarakstu un visnepatīkamāko vienlaicīgās palaišanas kombināciju. Mūsu inženieri veiks sprieguma krituma pārbaudi diviem vai trim kVA lielumiem, kas atbilst jūsu prasībām, lai transformators tiktu pasūtīts, izmantojot tās pašas pieņēmumus, kādi izmantoti jūsu transienta pētījumā.

 

VFD slodzes un VFD harmonikas: kur rodas papildu siltums

Sešpulsu vadības ierīce strāvu pieprasa īsos impulss, nevis kā sinusoidālu vilni, un šajā strāvā ir harmoniski komponenti, kuriem transformators nav izmērots. Radītās zudumu vērtības nav proporcionālas pamatfrekvences strāvai, kuru tās aizstāj. Harmonisko komponentu radītais izkliedētais magnētiskais plūsma silda tinumus, serdes skavas, tvertnes sienas un neitrālo vadu, un transformatoram, kurš jau ir slodzīts līdz 80 % no nominālās jaudas, rezultāts vispirms parādās kā paaugstināta eļļas temperatūra virsū un pēc tam kā termiskā aizsardzības aktivizācija.

Ir trīs veidi, kā specifikācijā norādīt risinājumu, un tie nav vienlīdz efektīvi.

• Samazināt standarta vienības jaudu. Neprecīzs instruments: pārslodze par 15–25 procentiem salīdzinājumā ar darba slodzi un piekrišana papildu tukšgaitas zudumiem visu elektrostacijas ekspluatācijas laiku. Tas darbojas un bieži ir lētākais sākotnējais risinājums.
• Norādiet harmonikām piemērotu vienību. K-reitings vai piedziņas ekspluatācijai paredzēta konstrukcija izmanto serdi un tinumus, kas izgatavoti, lai izturētu papildu vērpes strāvas un izkliedētos zudumus, kā arī neitrālo vadu, kas izmērots triplu harmonikām, ja ir vienfāzes slodzes. Rakstiski pieprasiet slodzes pamatojumu, jo K-reitings, kas norādīts bez norādīta K-faktora un slodzes profila, ir tikai etiķete, nevis konstrukcija.
• Novērsiet harmonikas augšupvirzienā. Līnijas reaktori, pasīvie filtri vai aktīvais filtra samazina to, kas vispār nonāk līdz transformatoram, un tie ir pareizais risinājums, ja elektrostacijai jāziņo par izkropļojumu kopīgajā savienojuma punktā. Atsauces standarts ir IEEE Std 519-2022, ko pielietos jūsu elektroapgādes uzņēmums, un praktiskais mērķis, ko lielākā daļa Ziemeļamerikas elektroapgādes uzņēmumu ievieš, ir 5 % kopējā sprieguma izkropļojuma robeža, ko šis standarts noteic sistēmām līdz 69 kV.

Neatkarīgi no izvēlētā maršruta, distorsijas skaitlis jāiekļauj specifikācijā. A VFD harmonikas punkts, kurā teikts „ievērot IEEE 519”, un vairāk nekas, liek transformatora piegādātājam minēt, vai viņš iegādāsies papildu vara vai vai nu jūs iegādāsieties filtru.

 

Korozīva gaisa vide: H2S, hlōrs un korpusa izvēle

Notekūdeņu tīrītavas aprīkojuma telpa ir naidīga vide, un tā ir naidīga tādā veidā, kādu viegli nepazīt. Galveno būvju ēkas, mitrās bedres un fermentācijas zonas satur ūdeņraža sērūdeņradi, kas ietekmē varu, sudrabu un vadu vadības shēmu lodējumu pat koncentrācijās, kurās to nevar sajust ar ožu. Hlōrēšanas un hipohlōrita telpas pievieno otro korozijas ceļu. Pievienojot gandrīz piesātinātu mitrumu, mehānisms nav pārklājuma bojājums — tas ir savienojuma bojājums, kas parādās pēc diviem vai trim gadiem.

Trīs specifikācijas lēmumi nes vislielāko risku.

• Korpusa aizsardzības pakāpe. Darba minimums procesu zonās notekūdeņu vides apstākļos komunālo elektroiekārtu projektēšanas norādījumos ir NEMA 4X korpusa veids — korozijai izturīgs, ne tikai ūdensnecaurlaidīgs — nevis NEMA 3R, ko parasti izmanto ārējiem sadalītājtransformatoriem. Tas nozīmē nerūsējošā tērauda vai pareizi pārklāta korpusa izmantošanu, blīvētus durvju vākus un korozijai izturīgus stiprinājumus, nevis krāsotu loksnes metāla kastīti.
• Pārklājuma sistēma. Krustceļu un ķīmisko iedarbību parasti norāda kā ISO 12944 korozijas kategoriju, nevis kā krāsu, kur C5-M ir atsauce augstas korozijas pakāpes jūras lietojumam. Kad mēs ražojam šai klasei, pārklājums tiek dokumentēts ar sāls aerosola izturības testu pārklājuma biezuma noteikšanai, un pabeigšanas grafiks ir daļa no pasūtījuma, nevis rūpnīcas noklusējuma parametrs.
• Šķidruma saglabāšana un piekļuve. Uz eļļas pildītām ierīcēm eļļas saglabāšanas sistēma un tvertnes noslēgšana nosaka, vai mitrums iekļūs iekšā piecu gadu laikā, un paraugu ņemšanas vārsta novietojums nosaka, vai apkopēs komanda var ņemt paraugu, neatverot korpusu. Jautājiet, kur atrodas vārsts; ja atbilde ir „iekšpusē, aiz durvīm”, gaidiet, ka paraugs netiks ņemts nekad.

Ārēja uzstādīšana padmontēts transformators risina telpu problēmu, bet nekoriģē korozijas problēmu. Pacelšanas stacijā uzstādīta ierīce atrodas tajā pašā hlorētajā, mitrajā gaisā kā sūkņi, ko tā baro, tāpēc korpusa pārklājuma un blīvējumu kvalitāte ir svarīgāka nekā uzstādīšanas vieta.

 

Dublēšana un rezerves strāva: konfigurācijas jautājums

Ūdens attīrīšanas stacijām parasti jāturpina darbība arī tad, ja tiek pārtraukta elektroenerģijas piegāde, un šis prasības ietekme attiecas tikpat daudz uz transformatora izvietojumu kā uz ģeneratoru.

Parastā konfigurācija ir galvenā–savienojošā–galvenā divpusēja izkārtojuma shēma ar parasti atvērtu savienojumu: divi transformatori, divas barošanas paneļu sistēmas un viens savienojošais slēdzis. Katrs transformators nodrošina pusi no rūpnīcas elektroapgādes, bet savienojums ļauj vienam transformatoram nodrošināt būtiskās slodzes, ja otrs nav darbībā. Kompromiss ir impedances jautājums. Paralēlā vai savienotā darbības režīmā nepieciešama vienāda impedances vērtība un vienādi tap pozīciju iestatījumi; pretējā gadījumā abas vienības nesadalīs slodzi tā, kā to paredz vienvirziena elektrosistēmas shēma. Tāpēc mēs lūdzam norādīt impedances diapazonu pirms piedāvājam divu vienību komplektu, nevis pēc tam.

Gadījumā, ja viens transformators baro rūpnīcu, rezerves gadījums parasti izskatās šādi: ģenerators pie pakalpojuma ieejas, pārslēgšanas slēdzis un lēmums par to, kuri slodzes var automātiski restartēties. Vējmašīnas un piedziņas ir problēma. Lielas piedziņas ar ilgu paātrināšanas laiku ģenerātoram ir mazāk slodze nekā tiešā ieslēgšana, un transformators, kas norādīts ar zemu pretestību lietošanai pie elektrotīkla, var pasliktināt ģenerātora gadījumu. Abus gadījumus jāpārbauda pret vienu un to pašu dzinēju grafiku.

 

Ko iekļaut specifikācijā

Specifikācijas punkti, kas nosaka, vai piegādātā vienība atbilst projektēšanas mērķiem:

Specifikācijas punkts	Ko norādīt	Jautājumi, kurus uzdot
Dzinēju grafiks	Aizbloķētā rotorā patērētā kVA vērtība, koda burts, NEMA dizaina burts, startēšanas metode	Prasiet sprieguma krituma robežvērtību: 10–15 % ir darba konvencija Ziemeļamerikas praksē
Vienlaicīgas startēšanas operācijas	Visnepatīkamākā kombinācija, ko rūpnīca faktiski ekspluatēs	Pēc mitras laikapstākļu perioda restartēšana — trīs vējmašīnas plus dūņu sūknis ir citads transformators nekā viena sūknis reizē
Piedziņas slodze	Kopējā VFD jauda zirgspēkos un vai tiek piegādāts filtra vai reaktora elements	Norādiet izkropļojuma mērķi kopīgajā pieslēguma punktā; atsauce, ko izmanto jūsu elektroapgādes uzņēmums, ir IEEE Std 519-2022
Pretestības josla	Procentuālā pretestība un pieļaujamā novirze, kas ņemta no pārejas pētījuma	Nepieciešams startēšanas gadījumam un divpusējā izvietojumā – slodzes sadalei
Korpuss un virsmas apdare	NEMA 4X procesa zonām; ISO 12944 korozijas kategorija	Norādiet kategoriju (C5-M augstas korozijas jūras pakāpei), nevis aprakstiet krāsas toni
Rezerves konfigurācija	Galvenais-savienojums-galvenais, ģeneratora atbalstīta vai vienpusēja	Ģenerators korpusam ir citi impedances prasības nekā elektrotīklam
Testēšanas apjoms	Rutīnas pārbaudes uz katras vienības; tipa pārbaudes uz konstrukcijas; daļējās izlādes sausajām transformatoru tipiem	Jautājiet, kuru pārbaudes standartu izmanto un vai to apstiprināšanu veic sertifikācijas aģentūra

 

Pārbaudot, dalījumu vērts norādīt skaidri. Rutīnas pārbaudes tiek veiktas uz katras vienības un atbilst pārbaudes kodam attiecībā uz konstrukciju: IEEE C57.12.90 šķidrumā iegremdētām vienībām Ziemeļamerikā un vispārīgajām prasībām saskaņā ar IEC 60076-1 iEC projektos, kur sausie transformatori atbilst IEC 60076-11 . Tipa pārbaudes — temperatūras pieaugums, impulsu un īssavienojuma izturība — attiecas uz konstrukciju un tām jābūt izsekojamām līdz piegādātajai vienībai. Ja rūpnīca pārej uz piedziņām, lūdziet rakstisku harmonisko zudumu pārbaudi, jo tieši šis aprēķins nosaka, vai vienība darbosies vēsi vai karsti.

 

Kā mēs veidojam ūdens un notekūdeņu projektus

Ryan Electric ražo transformatorus kopš 2007. gada 120 000 m² lielā rūpnīcā Dzjansu provincē, kurā ir vairāk nekā 180 ražošanas un testēšanas iekārtu komplekti un 37 patentu, un kopš 2023. gada mēs darbojamies kā Eaton oficiālais kopuzņēmuma partneris. Vienības tiek piegādātas ar UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS un CE sertifikātiem atkarībā no galamērķa tirgus prasībām, kas ir būtiski komunālo projektu īstenošanā, kur inspektors pirms jebkādas elektroenerģijas pievadīšanas izlasa uzlīmi. Ja projekts ir reģistrēts, testēšana notiek reģistrācijas aģentūras klātbūtnē, nevis iekšēji apstiprinot — piemēram, caur UL Solutions ziemeļamerikas reģistrācijām.

Inženierzinātniskā atšķirība ūdens projektos ir tas, ko mēs jautājam pirms piedāvājuma sagatavošanas. Elektromotoru grafiks ar kodu burtiem, startēšanas metode, vienlaicīgas palaišanas gadījums, piedziņas jauda un vai tiek piegādāts filtrs, procesa zonas korpusa klasifikācija, korozijas kategorija un rezerves konfigurācija. Kad šie dati ierodas kopā, tos padmontēts transformators vai sausā tipa vienība, kas tiek atgriezta, ir izmērota atbilstoši elektrostacijas ekspluatācijas gadījumam, nevis kopējam pieslēgto zirgspēku skaitlim.

Nosūtiet mums dzinēju grafiku, vietnes eksponēšanas apstākļus un jūsu elektrostacijas vai pacelšanas stacijas korpusa prasības, un mūsu inženieri atgriezīs izmēru pārbaudi, pamatojoties uz starta gadījumu un harmonisko slodzi, ar pārklājuma sistēmu un testēšanas apjomu, kas norādīts pozīciju pēc pozīcijas. Tehniskā atbilde 48 stundu laikā.

Par autoru: Šo rokasgrāmatu sagatavoja inženieru un eksporta komanda ASV „Jiangsu Ryan Electric Co., Ltd.”, transformatoru ražotājs, kas dibināts 2007. gadā, oficiāls Eaton kopuzņēmuma partners kopš 2023. gada un sausā tipa, eļļā iegremdētu, uz pamatnes montētu un kompaktās transformatoru apakšstacijas produktu piegādātājs komunālajiem, rūpnieciskajiem, datu centriem un infrastruktūras projektiem. Komanda atbalsta pašvaldību un rūpniecisko ūdens projektus no specifikāciju pārskatīšanas līdz rūpnīcas testēšanai.