全集成驱动体系在上海汽轮机厂的使用

被誉为“我国汽轮机摇篮”的上海汽轮机厂，是我国首家规划与制作汽轮机的企业，以规划、制作火电汽轮机、核电汽轮机和重型燃气轮机为主，现在汽轮机产值世界第一，年产值超越36000万千瓦，销售额100亿人民币。超速动平衡实验台每年需求试车200根左右的转子，支撑600 MW、1000 MW、1200 MW转子试车，可试车超超临界机组，转子最大分量200吨。

改造前上海汽轮机厂的实验渠道是国内自主研制规划的第一套高速动平衡实验设备，迄今有近40年前史。作各上汽厂引认为豪的中心配备——超速动平衡试车体系，一度是华东地区仅有能承当大型转子动平衡试车的专用配备，为国家配备制作业做出过严峻的奉献。它由丈量体系，真空体系和驱动体系三部分组成；其间驱动体系用8MW凝汽式汽轮机，由三台20吨/小时的蒸汽锅炉供给蒸汽来驱动汽轮机。每根转子的试车的驱动动力本钱远远高于职业的均匀水平。由于体系巨大，本钱高企，污染严峻，逐渐成为连累企业发展的一桩“心病”。

高速动平衡实验是汽轮机质量的确保，是每个汽轮机转子有必要经过的生产过程。驱动体系是平衡实验台的中心，为实验台供给动力。其安稳运转是要害。驱动体系改造是一个杂乱的工程，不只涉及到供电体系，冷却水循环体系，电机，高速齿轮箱等体系，还包含根底设施的改造；不知道要素多。由于技能危险极高，成为上汽厂的一块“心病”。

加之每年只要3月至5月这个期间，上汽厂的大部分转子在加工途中，测验使命少，能否在这个期间内完结动力体系的晋级改造，是上汽动平衡挑选计划的要害要素。

企业其时面对两难挑选：改造超速动平衡实验室的动力驱动设备，一旦驱动设备不安稳，或许工期延迟有或许影响企业的全年生产使命，影响经济效益。不改造，动力本钱过高，一起影响企业十二五的节能减排目标的完结。蒸汽锅炉还存在污染严峻，噪音扰民等严峻影响企业社会名誉的问题。

当西门子把《动平衡测验渠道驱动体系改造计划》提交到上海汽轮机厂领导面前，上汽厂总算下定了改造的决计。该处理计划中大型传动体系挑选了2台5MW SINAMICS GM150变频调速设备和2台4MW H-Compact PLUS高压电机。齿轮箱挑选了1台9MW 1:2.5具有调理设备的定制弗兰德齿轮箱。还有3台定制的高功用绝缘联轴器，1台定制的辅佐齿轮箱。自动操控体系运用了SIMATIC S7-300 PLC和WinCC体系。整个计划悉数选用西门子产品，运用通用的软件，规范的服务，规划、运转在共同的环境，完美支撑整个产品生命周期办理，特别是对规划和运转阶段的完善支撑。不必为不同体系的接口不匹配做额定的作业，然后简化参数设置、调试和确诊操作，终究大大缩短组态时刻，完全能够确保驱动晋级在规则时刻内完结。

因此上汽厂做出了现在看来十分正确，而最初意味着有必要接受很大压力的两条决议，一是甘冒危险，选用当今最先进的高压沟通变频调速技能；二是由于国内没有能够参阅的项目，所以改造技能全体处理计划只能依托企业与西门子协作处理，这需求对西门子处理计划具有十二分的决心。
横向驱动总成，能效进步

超速动平衡实验室要求驱动体系在低转速下有较大的发动扭矩，可快速发动，制动。在经过转子临界转速时具有高扭矩功用，能使转子快速经过其临界转速。驱动与增速齿轮箱联接，将转速升速到转子实验要求转速。

驱动体系中，电机是动力源，供给驱动力；经过增速齿轮箱进步转速；增速齿轮箱的输出与中心轴衔接，中心轴设备作为大气环境与真空环境的过渡设备，将扭矩传递给实验转子，并带动转子高速旋转，起到轴向衔接的作用；一起具有调理轴向位移的功用（可轴向±40mm移动），便于与实验转子的联接，起到调理作用；配有盘车电机，具有盘车功用；配有轴向止推轴承，可接受实验转子的轴向推力；设有动密封装置，削减由大气侧走漏到真空舱内的空气量等。

该计划悉数选用西门子的全体驱动体系，包含电机、齿轮箱、联轴器等衔接到驱动总线的一切产品。机械传动部分，规划共同、接口通用、规范共同，因此功用集成简略，机械规范共同，选用通用性产品，即可到达机械传动功率最优，动力功率高，节能作用更好。

上汽动平衡动力体系改善后，每根转子的均匀驱动动力本钱大幅下降，节省本钱达93%。以每年试车180根转子，每年为企业节省资金1000万元。改造后，还在节能技能方面，到达了世界抢先水平。

纵向数据总线，功用进步

超速动平衡驱动体系在升速、稳速、反向制动等一系列技能功用方面，要求转速平稳，操控精准。在3000转/分钟时，差错不超越2转，差错率小于千分之一。并可稳速升至最高转速4350转/分钟。

经过调研，现在动平衡驱动体系中，直流调速电机是干流，但直流调速体系存在两个很大的缺点，一是体系巨大杂乱，传动链长；二是体系的毛病率高、修理本钱高。而最先进的高压沟通变频技能，设备体积小，功率高，还能够更容易地完结各种功用杂乱但在结构上简略操控计划。一起可转速自调整，抗干扰能力强等长处。但沟通电机国内外没有可参阅事例，技能危险高。

在动力体系改造过程中，项目组充沛领会到了该计划的长处。在体系调试阶段，在3600转/分钟，4320转/分钟等要害转速点上，体系呈现了剧烈的轰动现象。西门子计划具有变量盯梢、体系确诊功用，对体系驱动总成和操控器一切状况进行直观的确诊。能够不必编程，显现基本信息和实时信息，大大进步调试功率。在遇到问题后，凭借东西，仅花几天时刻，便找到问题原因，排除了困难，有用确保了体系的功用。

选用双电机串轴计划，能够在测验小转子的时分运用恣意一台电机，另一台电机无需发动，进步了驱动体系的功率；更重要的是当一套变频器或是电机毛病时，即便测验大转子，也能够经过暂时调低某些参数持续确保整个体系的正常运转。然后大大进步了体系的牢靠性。这些切换功用在调试中均一一实验，客户操作员只需求在屏幕上简略操作即可完结各种测验形式的转化。

西门子驱动上汽进入新境地

自从西门子正式出场的第一天起，分分秒秒都在与时刻赛跑。由于准备充沛，加上各路人马每天12个小时以上的立体交织作业，动平衡改造发展发明了速度上的奇观，一个个纪录在咱们的合力奋斗下诞生。撤除原有汽轮机驱动体系巨大的配备，仅用两天时刻；将两台4000千瓦高压电机、精细齿轮箱、变频操控体系等大型设备装置就位，只花一星期；悉数完结一切设备的根底改造、浇筑、固定和调整，仅用一个月时刻；油体系管路、水体系管路、电路、信号体系排管布线悉数交叉进行，没有耽误一天时刻，现场装置作业节奏之快，功率之高，令人赞赏！

由于全套体系运用单一的供货商，能够防止呈现毛病后供货商“扯皮”现象，进步服务水平，有用进步毛病处理速度。依托于西门子全集成环境，降低了服务门槛，有用进步服务水平。