西门子低压变频器(G120)在石化、化工行业应用



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西门子低压变频器(G120)在石化、化工行业应用

电机节能是国家实现节能减排的主要方向。电机系统是重要的工业耗能设备，占工业总耗电的60%～70%，占全国总耗电量的50%左右。变频器通过软硬件控制系统来控制电力半导体器件的通断将工频电源变换为可变频率的电源，从而实现电动机的软启动和可调速运行，有利于工业自动化控制，同时其平均节电率达到20%～30%，最高达到60%，是工业节能系统的重要设备。从目前低压变频器的一般使用情况来看，在技术改造项目中，变频器的投入和使用，其节能效果是显而易见的。在新建项目中，变频器在风机、水泵类的应用也已经深入到钢铁、石油、化工各个行业，节能效果已经为大家所共识，是经济可持续发展的必然趋势。

1　西门子低压变频器(G120)的技术特点

1) 模块化： 该变频器是一个由多种不同功能单元组成的模块化变频器。两种主要的单元是控制单元(CU)和功率模块(PM)。

控制单元可以按照几种不同的方式对功率模块和所接的电机进行控制和监控。它支持与本地或中心控制的通信并且支持通过监控设备和输入/输出端子的直接控制。功率模块支持的电机的功率范围为0.37 ～250 kW。功率模块由控制单元里的微处理器进行控制。高性能的 IGBT 电机电压脉宽调制技术和可选择的脉冲频率的采用，使得电机运行极为灵活可靠。多方面的保护功能可以为电机提供更高一级的保护。此外，还提供了许多可选的附件， 例如： 基本操作面板 (BOP)，可用于参数化、诊断、控制和参数拷贝； A 和B级进线滤波器； 进线电抗器；制动电阻；输出电抗器等。

2) 集成的安全保护： 该变频器 的基本单元中包含适用于基于安全保护应用的型号。所有的功率模块都是按照故障安全的要求进行内部设计的。通过将功率模块和带有集成安全保护的控制单元联用，便可以组成带有集成的安全保护功能的变频器。它可以提供以下4种安全保护功能，即安全停车 1 (SS1)，安全限速 (SLS)，安全抱闸控制 (SBC)，安全转矩截止 (STO)，并符合 EN 954-1，Cat. 3 和 IEC 61508 SIL 2 的标准和要求。

3) 创新的冷却理念和加涂层的电子模块： 通过创新的冷却理念和加涂层的电子模块可以使变频器的使用寿命和高效运行时间显著加长。这一特点主要基于以下几个方面： 所有热损耗的散热通过外置的散热片；通风风道中没有电子器件；控制单元采用标准的自然对流散热；所有冷却空气流经散热片。

4) 变频器调试软件 STARTER： 该软件可以对该变频器进行调试和维护。对于简单的调试，它可以提供操作向导以加快调试过程，同时也提供界面友好的，与传动相关的复杂解决方案。其基本功能有： 基本参数调试，快速参数调试，参数恢复出厂，参数备份上传，端子仿真功能，故障分析诊断。

2　西门子低压变频器(G120)在现场的应用

2.1大庆炼化公司污水回用的旧变频器改造(石油行业)

大庆炼化污水回用配电间紧邻近污水处理区，配电间内的腐蚀性气体超标。原配电间内安装的变频器，由于使用时间较长、电磁辐射干扰以及腐蚀性气体侵蚀造成了变频器的运行不稳定、故障频发，电路板及接线端子的锈蚀严重，经常出现停机的现象，对于维护和修理的难度非常大。客户经过综合调研和考虑，选用了西门子G120的低压变频器来替换原有的变频器。并将GGD柜体换成了威图的标准配电柜，配置的变频器采用了整体背板的安装方法，有利于抗谐波干扰及电磁辐射。

考虑到配电间的电子开关设备较多，变频器配置了输入侧电抗器，既能阻止来自电网的干扰，又能减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染。同时考虑到了负载线路过长加装了输出侧电抗器，有效抑制变频器的IGBT开关时产生的瞬间高电压，减少此电压对电缆绝缘和电机的不良影响。

经过一段时间的运行与原来旧变频器相比较，该变频器具有完善过流、短路、过压、欠压、缺相、温升保护等多项保护功能，并且抗干扰能力较强，运行稳定。带涂层的模块，防止了腐蚀性气体的损害，运行至今无故障发生。

2.2大庆宏伟庆化空冷风机新增变频项目(化工行业)

大庆宏伟庆化公司新建装置的冷却塔空冷风机均采用改变频器进行控制。根据用户的要求，变频器柜设有工/变频转换开关，变频器配置输入电抗器、输出电抗器，保证了功率因数并解决了电机电缆距离过长对电动机的影响。变频器输入侧装有西门子的快融保险，保证了变频器或者负载短路的情况下快速隔离故障。

基于西门子G120变频器模块化设计的灵活优点，为客户选用了PM250S的功率单元。该单元采用了一种创新的电路设计，它可以与电源之间进行能量交换。可允许再生的能量回馈到电网，达到节能的目的。PM250S功率单元凭借可回馈高达65%的制动能量反馈功能，既解决了减速过程中直流电压高的问题又能够大幅节约能源。因此，该变频器在此项功能的应用中得到了客户的高度肯定。

3　低压变频器(G120)的应用前景

西门子G120这种全新的模块化变频器颠覆了传统的设计理念。随着国内工业的快速发展，变频器的使用越来越广泛。西门子低压变频器(G120)经过几年的石油、化工及其他领域的现场应用证明，在用于风机、泵类设备驱动控制场合取得了显著的节电效果的同时，又增强了变频器的稳定和可靠性。既节约了能源，又满足了生产工艺要求，并且因此而大大减少了设备维护、维修费用，直接和间接经济效益十分明显。(深圳市英亿达大成科技有限公司毛忠新)