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NC HVVF系列高压变频调速装置在新疆油田公司采油二厂天然气处理站离心式压缩机上的应用

NC HVVF系列高压变频调速装置在新疆油田公司采油二厂天然气处理站离心式压缩机上的应用

 

摘 要:NC HVVF系列高压变频调速装置具有抗电网波动能力强,输入输出谐波低,控制精度高,运行可靠等特点。本文着重介绍了NC HVVF系列高压变频调速装置在新疆油田克拉玛依81号天然气处理站的应用情况,并对变频装置在不同工况实现变频调速、变频软起、软停,无扰动工/变频切换、无功补偿功能进行描述。

关键词:高压变频调速装置、无扰动切换、无功补偿
 

1、引言

新疆油田公司采油二厂81#天然气处理站承担着采油二厂东油区全部油田伴生气的处理任务,建有一套天然气深冷处理装置和两套天然气浅冷处理装置,1号浅冷装置和2号浅冷装置总设计处理能力为100×104 Nm3/d。近年,东油区伴生气产量逐渐提高,现有处理能力将无法满足气量处理需求,而且深冷装置存在设备老化,管线腐蚀严重等问题。为解决上述问题,新疆油田公司拟对采油二厂处理站进行改造升级,新建伴生气处理装置,提高其技术可靠性和经济效益,需要新增一套6.6MW电驱离心式压缩机及配套高压变频调速装置。现有的1号站装置和本次新建装置共用该6.6MW电驱离心式压缩机及配套高压变频调速装置。

本文主要介绍上海能传电气有限公司的NC HVVF系列高压变频调速装置在新疆油田公司采油二厂81#天然气处理站(以下简称新疆油田采油二厂)离心压缩机上的应用情况。本套电驱压缩机组额定功率6.6MW,变频器采用一拖一方案,能够实现电机的调速运行、变频软起、软停及无扰动工/变频切换、分时进行无功补偿等功能。

新疆油田公司采油二厂厂区照片

2 公司简介

能科科技份有限公司总部位于北京,是上交所主板上市公司,股票代码603859

上海能传电气有限公司是能科股份的控股子公司。公司专业从事高压变频调速装置、低压工程型变频器、岸电电源、有源滤波器、静止无功发生器等电力电子产品的研发、生产、销售和服务。公司主要研发骨干均为电力电子和电气传动专业研发人员,为国内较早从事变频器及电能质量产品开发的团队,具有罗宾康、西门子、GE等公司多年经验,曾主导参与了国家能源局组织的西气东输20MW级电驱压缩机组变频装置国产化研制项目,核心研发人员获2015年中国机械工业科学技术特等奖。
 

3 NC HVVF系列高压变频调速装置简介

NC HVVF系列高压变频调速装置是上海能传电气有限公司推出的新一代具有自主知识产权的高性能高可靠性高压交流传动产品,产品采用电压源型单元级联的拓扑结构,内置有低电压穿越、电机参数自测定和在线辨识、高性能矢量控制、变频软起、软停、无扰动工/变频切换、VSV以及功率单元快速旁路等功能,具有较强的抗电网波动和输入输出电流谐波低的特点。

NC HVVF系列高压变频调速装置采用高-高结构,输出无需任何升压装置,完全满足稳定性、可靠性要求高的应用场合。具有如下特点:

  1. 单元串联多电平结构,多脉冲整流,多电平输出,输入输出谐波符合并优于IEEE519-1992GB/T14549-93标准对电压失真和电流失真严格的要求;
  2. 无速度传感器矢量控制,带电机参数自测定功能;
  3. 专利的VSVVSD+SVG)技术,可分时实现电机驱动和电网无功补偿两种功能;
  4. ProConProcess Continuous)技术可有效应对电网电压波动,闪变,短时失电等故障,较大限度提高装置的连续运行能力,保证生产的连续性;
  5. 主控平台系统硬件采用基于DSP+FPGA+ARM的三核控制系统平台,高性能,高可靠性,超强运算能力;
  6. 内置PLC,可扩展输入输出,内含工艺量PID闭环控制功能;
  7. 故障自动复位功能,转速跟踪再启动功能;
  8. 控制系统和功率单元开机自检及运行过程实时检测;
  9. 标配支持EthernetModbusCANProfibus等多种总线协议,可实现与大部分自动化网络通讯的连接;
  10. 功率单元采用光纤信号传输,抗干扰能力强;
  11. 整套系统在出厂前进行72小时满载测试;
  12. 变频器对输出电缆长度无任何要求,电机不会受到共模电压和du/dt的影响;
  13. 可驱动异步电机和同步电机;
  14. 具有安全完整性等级2级(SIL2)认证和CE认证。

NC HVVF高压变频调速装置外观图

4 NC HVVF系列高压变频调速装置在新疆油田采油二厂的应用

本项目对变频装置的稳定性要求非常高,且要求除了能实现电机的调速运行,还要具有变频软起、软停、无扰动工/变频切换、分时进行无功补偿等功能,技术难度大,经过多方考察和论证,客户选择了亚傅体育app的NC HVVF系列高压变频调速装置作为系统的驱动装置。

上海能传电气有限公司的变频装置选型充分考虑所应用场合使用工况条件的恶劣情况,留有足够的设计裕度和必要的保护措施。变频装置系统主回路方案如下图所示。

 NC HVVF变频系统单线图

变频装置工作模式:

  1. 变频调速工作模式:压缩机工作在负荷变化的工况时,通过变频驱动来实现各种运行工况的要求。
  2. 变频软起工作模式:压缩机满负荷运行时,变频装置将电机加速运行至50Hz,同步并网到工频运行(同步并网时序图见下图)。

变频同步并网时序图

  1. 无扰动工/变频切换模式:压缩机降负荷运行时,压缩机由工频运行同期切换到变频调速运行。
  2. 无功补偿工作模式:在压缩机工频运行或电机停止时,根据电网无功补偿需求,变频装置启动无功补偿功能(VSV),变频装置对电网进行无功补偿。
  3. 应急模式:变频装置调速运行时,变频功率单元出现故障,采用中性点漂移技术,旁路故障功率单元,变频装置可以继续满载运行,并向DCS发出报警信号。如变频装置需要检修处理,DCS启动同步并网命令,变频装置将压缩机同步并网到工频运行,变频装置退出运行,进行故障单元维护。

中性点漂移结构示意图

本项目变频调速装置特点:

  1. 变频调速、同步并网(无扰动工/变频切换)、无功补偿三种工作模式自由切换;
  2. 单元旁路技术结合功率单元N+1配置,保证变频装置在1个功率单元故障时可以同步切换到工频回路;
  3. 变频及电能质量综合控制技术(VSV),可按需分时实现驱动电机变频调速或无功补偿;
  4. ProCon技术尽可能地保证设备不受外部电网的干扰,保证生产连续,降低客户的损失.
  5. 多绕组移相变压器的二次绕组故障保护技术实现变压器二次绕组出现短路、接地、匝间短路等问题的故障诊断和保护,防止故障扩大,消除安全隐患;

变频调速装置现场照片:

压缩机现场照片
NC HVVF变频装置现场照片

5 结束语

NC HVVF系列高压变频调速装置的调速功能、同步并网功能、无功补偿功功能实现了变频装置一机多用,为用户节省了无功补偿装置的厂建和设备投资。本项目高压变频调速装置是新疆油田公司目前装机容量较大的高压变频调速装置,对新疆油田及其他采油公司在以后大功率变频装置的使用和推广提供了可参考实例。

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