В прошлом месяце инженер завода в Юго-Восточной Азии прислал нам сообщение в две строки: температура главного входящего трансформатора была на 12 градусов выше расчетной точки, и ни один фидер не был перегружен. Ответ искали целый час, и его не было в распределительном устройстве. За три года к линии были добавлены четыре рафинерных двигателя с приводом, и гармонический спектр, который они производили, нагревал обмотку, в то время как амперметр удобно располагался под паспортной табличкой. Ничего не споткнулось. Обмотка просто варилась.
Именно эта закономерность лежит в основе большинства ранних отказов трансформаторов в этой отрасли, и именно поэтомутрансформатор целлюлозно-бумажного заводаВыбор практически не имеет ничего общего с выбором кВА из каталога. Завод — это не центр обработки данных и не подстанция. Его нагрузка представляет собой смесь очень мощных запусков двигателей, непрерывных гармоник привода и круглосуточной работы в постоянно влажном воздухе. Если вы ошибетесь хотя бы в одной из этих трех ошибок, устройство все равно пройдет заводские испытания — оно просто выйдет из строя на три года раньше.
Что отличает загрузку бумажной фабрики
Три характеристики отличают мельницу от среднего промышленного предприятия. Во-первых, это размер двигателя: мощность рафинеров, рубильных машин и бумагоделательных машин измеряется в мегаваттах, а на многих заводах, построенных до 2005 года, они до сих пор работают напрямую. Во-вторых, это содержание привода: современная линия может питать от 60 до 80 преобразователей частоты от одной шины, что превращает чистую синусоидальную волну частотой 50 или 60 Гц в то, на чем трансформатор никогда не подвергался испытаниям на повышение температуры. Третье — это атмосфера: пар, сточные воды, целлюлозная пыль и химические пары, разделяющие помещение с оборудованием.
Электрический вес этих нагрузок является причиной того, что национальные лаборатории продолжают изучать этот сектор.Исследование Министерства энергетики США по пропускной способности целлюлозно-бумажного производстваоценивает потребление энергии в масштабах всего сектора на уровне 2110 ТБТЕ в год, при этом текущая возможность экономии составляет 465 ТБТЕ в год. Сушка бумаги (111 ТБТЕ) и мокрая часть бумагоделательной машины (67 ТБТЕ) являются двумя крупнейшими объектами технологического уровня в этой возможности, и оба по своей сути представляют собой нагрузки двигателя и привода, питаемые через ваши распределительные трансформаторы.
Ничто из этого не меняет физику трансформатора. Это меняет предположения, которые вам разрешено делать, когда вы их указываете.
Запуск нефтеперерабатывающего завода: где трансформатор определяется, а не выбирается
Вот часть, которую знают большинство инженеров заводов, но редко включают в спецификацию: асинхронный двигатель NEMA Design B потребляет примерно в шесть раз больше тока полной нагрузки при запертом роторе. Масштабируйте это до двигателя рафинера мощностью 4 МВт при напряжении 4,16 кВ, и вышестоящий трансформатор должен выдерживать пусковой бросок в течение нескольких секунд, не снижая напряжение на шине настолько, чтобы остановить двигатель, который он питает, или нарушить работу всех остальных приводов, подключенных к той же шине.
Процент импеданса решает этот результат. Низкое сопротивлениетрехфазный трансформатор на заказвызывает меньшее падение напряжения при пуске, но также пропускает более высокий ток короткого замыкания, который затем должны выдержать распределительное устройство и настройки защиты. Высокоомный блок защищает распределительное устройство и ухудшает пуск. Вы не можете улучшить одну сторону, не заплатив за другую, и существующая мощность распределительного устройства завода обычно фиксирует потолок.
Наши рабочие правила в отношении запросов на заводы просты. Рассчитайте провал на клеммах двигателя, используя фактический метод запуска, и сохраняйте его в пределах 10–15 %. Когда число оказывается хуже этого, исправлением обычно является устройство плавного пуска, пуск при пониженном напряжении на рафинере или другой отвод, а не трансформатор большей мощности. Покупка более крупного агрегата — самый дорогой способ решить стартовую проблему.
Гармоники частотно-регулируемого привода: где мощность незаметно исчезает
Трансформатор, прошедший испытание на превышение температуры при линейной нагрузке, не классифицируется автоматически для шины с питанием от привода. Гармонические токи увеличивают потери на вихревые токи в обмотках примерно в квадрате порядка гармоник, поэтому тепло концентрируется внутри обмотки, а не распространяется через сердечник и охлаждающие поверхности. Паспортная табличка кВА не описывает то, что осталось после этого.
Стандарт, определяющий это количественно,IEEE C57.110-2018, который применяет коэффициент гармонических потерь к вихревым компонентам потерь и определяет максимально допустимый ток ниже номинального значения линейной нагрузки. Результат этого расчета редко равен 100 % паспортной таблички.
Из этого следуют два практических следствия. Либо укажите блок с номиналом K для приводной шины, либо увеличьте размер трансформатора и примите потери холостого хода, которые возникают при использовании дополнительного железа. Затем посмотрите вверх по потоку: 18-импульсный привод, активный входной каскад или пассивный блок фильтров меняют спектр гармоник, который видит трансформатор. Добавление фильтра для устранения проблемы с двигателем и пропуск вопроса о трансформаторе — распространенная и дорогостоящая ошибка.
Каждыйтрансформатор целлюлозно-бумажного заводамы указываем, что строка с большим количеством дисков начинается со списка дисков, а не со списка загрузки. Прежде чем обсуждать кВА, мы запрашиваем количество приводов, количество импульсов и ожидаемое искажение тока.
Коррозионный воздух, вода и пыль: выбор обмоток и корпуса
В помещении с мокрой частью электрооборудования большую часть года влажность держится выше 80 %, паропроводы капают, а промывка происходит по графику. Это среда, в которойтрансформатор целлюлозно-бумажного заводаобычно умирает рано - не от перегрузки, а от попадания влаги на изоляцию и коррозии на конструкции зажима жилы.
Соответствие конструкции и местоположения важнее, чем любая отдельная позиция в спецификации:
| Расположение на мельнице | Строительство мы указываем | Почему это важно |
| Мокрая часть и машинный зал (влажность, промывка) | Литая смола или сухой тип VPI, корпус IP54, антиконденсационные нагреватели. | Устойчивость к влаге и целлюлозной пыли без содержания жидкости |
| Целлюлозный завод и зона рекуперации (коррозионные пары) | Сухой тип из литой смолы, изоляция класса H, герметичные обмотки. | Нет масла для отбора проб или утечки; обмотка защищена от пара |
| Открытый двор и подстанция | Бак, погруженный в масло, защищенный от коррозии, герметичный или консервированный. | Более высокие характеристики и лучший отвод тепла на открытом воздухе |
| Связь с инженерными сетями и основное понижение мощности (более 10 МВА) | Устройство РПН, погруженное в масло, контролируемая горячая точка | Регулирование напряжения на нагрузке мельницы, которая колеблется в течение всего дня |
A трансформатор из литой смолыиспользуется по умолчанию для крытых заводов мощностью примерно до 5 МВА, поскольку обмотка не имеет гигроскопичной бумажной изоляции, подлежащей высыханию. Помимо этого, маслопогружные агрегаты остаются практическим выбором для основного понижения мощности, но именно покрытие резервуара и система консервации масла определяют, прослужит ли агрегат десять лет или двадцать пять.
Загрузка, горячие точки и запасные части, которые вам понадобятся
Бумагоделательная машина не останавливается для удобства. Завод работает круглосуточно с плановым остановом каждые 12–24 месяца, поэтому трансформатору приходится выдерживать нагрузку при температуре окружающей среды, которая может достигать 40–45 градусов внутри машинного зала. Именно здесь руководство по загрузке заслуживает внимания:IEEE C57.91-2011определяет, какое количество минерального масла может выдержать выше паспортной таблички и как долго, на основе температуры горячей точки, а не фиксированного числа на табличке.
Две фигуры решают жизнь отряда. Одним из них является рост в горячей точке, который гарантирует поставщик; другой — это окружающая среда, которую вы на самом деле измеряете. Давнее практическое правило — половина срока службы изоляции на каждые 6–8 К повышенной температуры в горячей точке — все еще сохраняется, поэтому трансформатор, работающий при температуре на 12 градусов выше расчетной, не «в порядке, потому что он еще не вышел из строя». Не удалось досрочно, в рассрочку.
Затем спланируйте запасной вариант до того, как он вам понадобится. На нынешнем рынке поставок это означает наличие запасного блока или, как минимум, зарезервированного производственного слота, вместо того, чтобы предполагать, что замена может быть получена в период остановки. Для завода с одним главным понижающим трансформатором это самая дешевая страховка на месте.
Как мы производим мельничные трансформаторы
Мы производим как сухие, так и маслопогружные агрегаты для промышленных нагрузок на заводе площадью 120 000 м² в Цзянсу с 180+ комплектами производственного и испытательного оборудования и 37 зарегистрированными патентами. Ryan Electric является партнером совместного предприятия Eaton с 2023 года, а портфель сертификатов охватывает UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS и CE.
В случае проектов мельниц разговор начинается со списка приводов и метода запуска, а не с кВА. Установки с литой изоляцией, предназначенные для влажных помещений, проходят регулярные испытания, включая измерение частичных разрядов, и каждый заказ отправляется с данными о повышении температуры, чертежами и отчетом об испытаниях в одном пакете - документации, которую проектная группа должна передать своему страховщику и его коммунальному предприятию.
A трансформатор из литой смолызаказали для помещения с мокрой частью итрехфазный трансформатор на заказСозданные для нефтеперерабатывающей шины напряжением 4,16 кВ, они выпускаются на одном заводе, и у них есть только один общий параметр спецификации: температура окружающей среды. Все остальное в них другое. В этом весь смысл указания мощности завода вместо покупки по кВА.
Сначала отправьте нам свой список дисков
Если вы указываететрансформатор целлюлозно-бумажного заводадля новой линии, реконструкции или замены четыре документа дают ответ быстрее, чем любой каталог: список приводов с номерами импульсов, метод запуска и ток заторможенного ротора для каждого крупного двигателя, измеренные значения окружающей среды и влажности в помещении, а также целевой показатель резервирования в соответствии с графиком отключения. Отправьте их черезryan-transformers.comи наши инженеры вернутся с размерным, проверенным и документированным предложением, а не с прайс-листом.
Об авторе:Эта статья была написана командой инженеров Ryan Electric, партнера по совместному предприятию Eaton и сертифицированного UL/CSA производителя трансформаторов в Цзянсу, Китай, обслуживающего клиентов целлюлозно-бумажной, горнодобывающей, коммунальной сферы и центров обработки данных в Северной Америке, Латинской Америке, Юго-Восточной Азии и на Ближнем Востоке.
