Комплексы управления различными механизмами

Комплекс управления (КУ) предназначен для повышения эффективности работы различных механизмов, в том числе:
- дробилкок;
- мельниц;
- компрессоров;
- насосов;
- газотурбинных установок;
- тяго-дутьевых механизмов;
- транспортеров;
- лифтов;
и др.

Комплекс регулирует частоту вращения приводных электродвигателей путем изменения частоты
трехфазного переменного тока от высоковольтных преобразователей частоты.
Комплекс может работать от сети напряжением 3 кВ, 6 кВ или 10 кВ частотой 50 Гц.

- экономия электроэнергии за счет снижения частоты вращения механизмов, при этом особое значение имеет реализованный в КУ принцип работы в зоне максимально возможного КПД;
- решить задачи автоматического поддержания необходимых режимов работы оборудования;
- защита оборудования от механических и гидравлических ударов, возникающих в процессе прямых пусков и переключений;
- продление ресурса оборудования;
- исключение ограничений по количеству пусков;
- снижение выделенной для электропитания мощности. В некоторых случаях, снижение величины максимального энергопотребления установки, обеспечение более эффективного и равномерного режима ее работы.

Подготовка к пуску.

На этапе подготовки к пуску электродвигателей оперативный персонал осуществляет выбор приводного механизма или группы механизмов с электродвигателями, при необходимости осуществляет осмотр их технического состояния. Процесс сборки высоковольтной схемы осуществляется путем перевода вакуумных выключателей и ручных разъединителей в заданное положение. Сборка высоковольтной схемы, может осуществляться следующими способами:
- посредством ручных разъединителей ячеек КСО;
- с кнопочных постов местного управления электродвигателями, путем поворота ключа выбора рода работ «СЕТЬ/ ВПЧ»;
- с ДПО выполненного на базе панельного компьютера, с мнемосхемой на базе SCADA путем выбора соответствующего электродвигателя и способа его работы («СЕТЬ/ ВПЧ»);
- с АРМ оператора, аналогично ДПО с панельным компьютером;
- с АСУ ТП по командам приходящим в КУ или напрямую к оборудованию.
При сборке высоковольтной схемы учитываются оперативные и электромагнитные блокировки ячеек КСО. По завершению процесса сборки высоковольтной схемы, информация о готовности к пуску поступает оператору или в АСУ ТП.

Пуск электродвигателя.

Пуск электродвигателя выбранного механизма может осуществляться:
- с кнопочного поста местного управления путем нажатия кнопки «Пуск», при этом если пуск осуществлялся от ВПЧ, то двигатель выйдет на минимальное значение частоты вращения, в соответствии с внутренними уставками ВПЧ;
- с ДПО на базе панельного компьютера, на мнемосхеме путем выбора функции пуск выбранного электродвигателя;
- с АРМ оператора, аналогично ДПО с панельным компьютером;
- с АСУ ТП по команде приходящей в КУ.
В зависимости от способа пуска электродвигателя КУ разворачивает приводные механизмы по следующему алгоритму:
- плавный пуск электродвигателя с приводным механизмом осуществляется посредством ВПЧ, при этом время разгона электродвигателя зависит как от настроек параметров пуска электродвигателя, так и от темпа задания разгона от ДПО, АРМ, АСУ ТП;
- прямой пуск электродвигателя с приводным механизмом осуществляется по байпасной схеме в обход ВПЧ и характеризуется возникновением больших динамических усилий в приводном механизме, перегревом статорных обмоток, большими пусковыми токами и достаточно быстрым выходом на номинальный режим работы. Прямой пуск для КУ, как правило, не является основным и используется в исключительных случаях, таких как вывод в ремонт ВПЧ, серьезная неисправность в системе управления и т.д.
Процесс пуска и его завершение индицируется на кнопочном посте местного управления, на ДПО, АРМ. При работе от АСУ ТП, информация о завершении пуска поступает по каналам связи с КУ.

Регулирование.

КУ может осуществлять управление производительностью исполнительных механизмов путем:
- прямого включения/ выключения электродвигателей (при каскадном пуске/ останове);
- частотного регулирования;
- смешанного управления (частотного регулирования одного электродвигателя и каскадного пуска/ останова остальных электродвигателей).
Прямое включение/ отключение электродвигателей может осуществляться как по командам от ДПО, АРМ, АСУ ТП поступающим в СУ, так и непосредственно от АСУ ТП, если наличие локальной СУ не предусмотрено. Подключение приводных электродвигателей к сети осуществляется по байпасной схеме в обход ВПЧ. Путем включения/выключения вакуумных выключателей или контакторов ячеек КСО или КРУ.
Частотное регулирование электродвигателя может осуществляться как по командам и сигналу задания от ДПО, АРМ, АСУ ТП поступающим в СУ так и непосредственно от АСУ ТП, если наличие локальной СУ не предусмотрено. Подключение приводного электродвигателя к ВПЧ осуществляется коммутационной аппаратурой высоковольтной части КУ . Регулирование частоты вращения электродвигателя осуществляет ВПЧ по закону U/f= const или исходя из параметров задания и нагрузки на валу электродвигателя при векторном управлении.
Смешанное управление электродвигателей может осуществляться как по командам и сигналу задания от ДПО, АРМ, АСУ ТП поступающим в СУ так и непосредственно от АСУ ТП, если наличие локальной СУ не предусмотрено. При смешанном управлении один электродвигатель работает от ВПЧ, что позволяет изменять производительность рабочего механизма плавно, в отведенном для работы диапазоне частот, а остальные электродвигатели работают от сети по байпасной схеме, что позволяет ступенчато регу-лировать производительность всего комплекса в целом.

Останов электродвигателей.

Останов электродвигателя выбранного механизма может осуществляться:
- с кнопочного поста местного управления путем нажатия кнопки «Стоп»;
- с ДПО на базе панельного компьютера, на мнемосхеме путем выбора функции останова выбранного электродвигателя;
- с АРМ оператора, аналогично ДПО с панельным компьютером;
- с АСУ ТП по команде приходящей в КУ.
Останов электродвигателя с приводным механизмом индицируется на кнопочном посте местного управления, на ДПО, АРМ. При работе от АСУ ТП, информация об останове поступает по каналам связи с КУ.
Экстренный останов приводного механизма возможен силами оперативного персонала с кнопочных постов местного управления на любой стадии его работы, с передней панели ВПЧ двигателя находящегося в частотном регулировании.

Работа с синхронными электродвигателями.

КУ может работать с синхронными электродвигателями как посредством ВПЧС, так и напрямую от сети по байпасной схеме.
При работе синхронного электродвигателя от сети, КУ осуществляет пря-мой пуск синхронного электродвигателя в асинхронном режиме, с последующим включением возбуждения.
При частотном регулировании, пуск синхронного электродвигателя и частотное регулирование осуществляется с включенной обмоткой возбуждения.
КУ может осуществлять энергоэффективное управление синхронным электродвигателем используя алгоритм поддержания значения cosφ близкого к единице.

Синхронный переход на сеть.

Высоковольтный частотно-регулируемый электропривод КУ может выпол-нять синхронные переходы приводного электродвигателя на сеть и обратно к сети на пи-тание от ВПЧ. Для этого в комплект ВПЧ входит дополнительный шкаф реактора, который предназначен для ограничения величины токов ВПЧ в переходных процессах при переключении приводного электродвигателя между ВПЧ и сетью.
Синхронный переход на сеть в КУ осуществляется путем отработки ВПЧ команды переключения на сеть от ДПО, АРМ или АСУ ТП. ВПЧ, при необходимости, приводит частоту выходного напряжения до частоты сети, осуществляет синхронизацию выходного напряжения с напряжением сети с необходимой точностью по фазе и амплитуде.
ВПЧ выдает команду в локальную СУ о готовности к синхронному переходу.
Локальная СУ осуществляет мониторинг готовности к синхронному переходу.
В штатном режиме работы локальная СУ выдает команду переключения на байпасную ячейку КРУ или КСО или передает эту команду в АСУ ТП верхнего уровня.

В общем случае КУ состоит из:
1. Высоковольтного преобразователя частоты серии ВПЧ (одного или более) для управления асинхронным или синхронным электродвигателем, включающего в себя:
- шкаф трансформатора с сухим многообмоточным трансформатором в соответствии с требованиями ГОСТ 11677-85 и системой вентиляции;
- шкаф силовых блоков с 15-ю, 18-ю, 27-ю силовыми блоками, системой вентиляции и системой управления ВПЧ.
2. Ячеек КСО (за исключением упрощенной схемы с включением двигателя в разрыв) с вакуумными выключателями, контакторами и/или ручными разъединителями.
3. Системы управления (СУ) выполненной на базе контроллера SIMATIC S7-1200 или ОВЕН ПТК (опционально). СУ может не входить в состав «ПРОНЕГА» при условии, что внешняя АСУ (автоматическая система управления) осуществляет раз-дельное управление составными частями «ПРОНЕГА».
4. Дистанционной панели оператора (ДПО) с технологической мнемосхемой SCADA или автоматизированного рабочего места (АРМ) (опционально).
5. Кнопочных постов местного управления (поставляются опционально по требованию заказчика).
6. Ящика собственных нужд (ЯСН) (опционально).
7. Источника бесперебойного питания (ИБП) .
8. Стабилизатора напряжения собственных нужд 0,4 кВ (опционально).
9. Системы пожарно-охранной сигнализации (опционально).
10. Комплекта контрольных и силовых кабелей.
11. Системы отопления и вентиляции (СОВ), в которую входят:
- щит управления вентиляцией (ЩУВ);
- обогреватели типа Тропик, ТЭН;
- вентиляционная камера с оборудованием.
12. Системы освещения (опционально).
13. Мобильного или быстровозводимого здания (опционально).

Перечень однолинейных схем

КУ имеет ряд исполнений высоковольтной части, позволяющих решить основной круг задач по осуществлению плавного пуска и частотного регулирования электродвигателей. Описание исполнений высоковольтной части КУ приведены в таблице 3. Если поставленная задача не может быть решена с помощью предложенных решений, то высоковольтная часть КУ может быть реализована на основе базовых решений или технических требований заказчика, указанных в опросном листе на высоковольтный частотно-регулируемый привод. Технические решения, отличающиеся от базовых, разрабатываются по исходным требованиям заказчика.

1.0. Схема системы частотного регулирования электродвигателей КУ реализована на базе ВПЧ подключенного в разрыв питающей ячейки КРУ и приводного электродвигателя. Вывод в ремонт ВПЧ осуществляется вместе с приводным двигателем.