4)同步电机调速时阻尼绕组
由于在同步电机的升、降速过程中,瞬间会出现电源同步转速和电机转子实际转速不一致的情况,这样就会在同步电机的阻尼绕组内产生感应电压,形成电流,所以在变频改造前,要检查阻尼绕组内螺钉连接是否牢固,最好将其焊接好,减少绕组内阻。这样即使调速过程中出现较大感应电流也不会发热很大,以致损坏电机阻尼绕组。
maxf系列同步机变频装置运行时将全权接管同步机的励磁调节,包括投励、改变励磁大小和退励。原有的励磁装置只是作为一个执行器,具体励磁大小由maxf变频装置通过4-20ma信号进行控制。
3 maxf系列同步电机高压变频装置改造方案
3.1 同步电机对高压变频装置的要求
由于同步电机与异步电机的不同,同步电机进行变频调速改造时对高压变频装置的要求也有些差别,具体要求如下:
(1)能够解决同步电机启动整步问题;
(2)能够解决同步电机调速过程中输出电压和励磁电流的协调控制;
(3)变频装置输出电压、电流谐波应尽可能小。
3.2 实施方案
同步电机变频调速系统改造用的变频调速装置应具有工频旁路回路设计。改造后,不能影响原来工频方式的所有操作、保护。设计时采用一个转换开关,
具有工频方式和变频方式两个位置。将转换开关转至“变频”位置,则变频装置旁路柜开关qf3分闸,延时2秒qf1、qf2合闸,而且励磁系统的控制线路切至变频方式;将开关转至“工频”位置,则变频装置旁路开关qf1、qf2分闸,延时2秒qf3自动合闸,而且励磁系统控制线路也恢复成工频方式。具体系统原理图请见图1。

图1 改造后系统原理图
4 国产高压变频器在同步电机上应用简介
河南心连心化肥有限公司合成氨生产车间共有5台800kw/10kv合成循环空压机并列运行,3台运行2台备用,随着生产任务的多少,人工调节运行的台数。平时由于生产工艺要求,经常出现运行空压机的回流阀打开,造成大量电能浪费。而且操作人员劳动强度大,时常出现调节阀故障。鉴于此原因,该公司决定对2#合成循环空压机同步电机进行变频调速改造,该公司通过多方的考察、调研,最终选用上海发电设备成套设计研究院(以下简称上海成套院)和上海科达机电控制有限公司共同研制生产的同步电机高压变频调速装置,产品型号:maxf 1250-10000/1250。主要理由是:该公司已经采用过上海成套院生产的异步电机高压变频调速装置,装置运行可靠、具有功率单元在线更换、采用长寿命无极性电力电容和完善的电压自动平衡技术。
4.1变频改造的经济效益
该公司2#合成循环机同步电机变频器于2007年10月27日投运以来,运行正常,变频器各部分均正常,同步电机变频调速电柜外貌见图2。

图2 同步电机变频调速电柜外貌
(1)运行参数
变频器负荷540kw左右,励磁电流135a左右,功率因数为超前0.90左右;
频率一般运行在41hz左右,输入电流32a左右,输出电流45a左右;
励磁电流及功率因数比较稳定。
(2)工艺操作
变频装置投运后,几台循环机的旁路已经全部关闭,总路旁路调节阀也关闭,生产操作人员根据生产系统及合成塔温度情况需要对循环量进行调节时,只需在dcs上通过鼠标对变频器频率进行调整即可,调节方便,精度高,无需再调节旁路调节阀,可大大减少旁路调节阀的维护。
(3)节能情况统计
对变频器投运前后的电耗情况统计如下:
● 变频器投运前,9月15日~10月26日,平均日耗电:52529.7度。
系统具体参数:
补气流量:76487 m3/h;系统压力:20mpa;
系统压差:1.90 mpa;循环氢:57.9%。
● 变频器投运后,10月28日~11月28日,平均日耗电:49444.4度。
系统具体参数:
补气流量:77046 m3/h;系统压力:20.7mpa;
系统压差:1.95 mpa;循环氢:57.6%。
由于该公司4台循环压缩机为并联运行,4台机共同承担气体压缩任务负荷,因此节电计算只能以4台机总体耗电量进行对比。根据以上变频器投运前后一段时间运行数据对比,平均日节电:3085.3度。年节电1079855度(一年按运行350天计算);年节约电费358511.86元(电价按0.332元/度计算);大约两年半收回成本。
4.2 变频改造的综合效益
此次变频调速改造不仅为该公司节约大量的电能,而且大大改善了多台空压机并列运行系统的调节性能。实践验证,空压机多机并列系统变频调速控制的作用如下:
(1)可实现软启动,启动电流(小于额定电流的10%)大大减少,避免了因大启动电流造成的绝缘老化及由于大电动力矩造成的机械冲击对电机寿命的影响,减少电机的维护工作量,节约检修维护费用;
(2)采用变频调速,避免设备的频繁加载、卸载,延长空压机的寿命;
(3)采用变频调速后,降低空压机运行转速;
(4)保证供气压力平稳,提高供气质量;
(5)