คำตอบก่อน: หม้อแปลงสำหรับโรงงานปูนซีเมนต์กำหนดขนาดจากรายการโหลดของกระบวนการบดและกระบวนการเผา และจากภาระการสตาร์ทของเครื่องบด ไม่ใช่จากกฎง่ายๆ kVA ต่อตันปูนซีเมนต์ เตาเผาเดินเครื่อง 24 ชั่วโมงต่อวันที่โหลดแฟกเตอร์สูงกว่า 0.8 ดังนั้นโหลดจึงไม่ใช่ปัญหา สิ่งที่กำหนดพิกัดคือมอเตอร์ขนาดใหญ่มากของเครื่องบดและพัดลมจำนวนไม่กี่ตัวที่สตาร์ทท่ามกลางโหลดนั้น และสัดส่วนที่เพิ่มขึ้นของโหลดที่มาจาก variable-frequency drive (VFD), สตาร์ทเตอร์โรเตอร์แบบสลิปริง หรือมอเตอร์ซิงโครนัส สร้างรายการโหลดทีละพื้นที่ — เครื่องย่อย, เครื่องบดวัตถุดิบ, เตาเผาและพรีฮีตเตอร์, เครื่องทำความเย็นปูนเม็ด, เครื่องบดปูนซีเมนต์, บรรจุ — นำค่า demand และ diversity มาปรับใช้ เพิ่ม spare สำหรับการออกแบบ ตรวจสอบแรงดันตกที่บัสของเครื่องบดที่ใหญ่ที่สุด ลดพิกัดสำหรับกระแสไม่ไซน์ที่ไดรฟ์ดึงจริง แล้วจึงลดพิกัดสำหรับอุณหภูมิแวดล้อมฝั่งเตาเผาและฝุ่นปูนซีเมนต์ที่นำไฟฟ้า ก่อนเลือกพิกัดมาตรฐาน
หม้อแปลงสำหรับโรงงานปูนซีเมนต์รับแรงดันที่การไฟฟ้าหรือโรงไฟฟ้า captive จ่ายให้กับโรงงาน — โดยทั่วไป 33 kV, 66 kV, 110 kV หรือ 132 kV และ 220 kV หรือ 400 kV ที่ไซต์ขนาดใหญ่แบบครบวงจร — และแปลงเป็นไฟฟ้าที่ทำให้เกิดปูนเม็ดและบดปูนซีเมนต์จริงๆ: 11 kV หรือ 6.6 kV สำหรับมอเตอร์เครื่องบด พัดลม และเครื่องย่อยขนาดใหญ่; 11 kV หรือ 6.6 kV ลงมาเป็น 0.4 kV หรือ 0.69 kV สำหรับศูนย์ควบคุมมอเตอร์ (MCC), สายพานลำเลียง, เครื่องบรรจุ, เครื่องเก็บฝุ่น และระบบไฟส่องสว่าง; และ 0.4 kV สำหรับอุปกรณ์เสริมของเครื่องมือวัด, ลมอด, ระบบน้ำ และ HVAC ของห้องไฟฟ้า สิ่งที่แยกภาระของปูนซีเมนต์ออกจากโหลดจำหน่ายอุตสาหกรรมทั่วไปไม่ใช่ kVA รวม แต่คือ กระบวนการไม่สามารถหยุดได้ — เตาเผาที่สูญเสียไฟคือการผลิตที่หายไปหนึ่งสัปดาห์และซับบุด้วยไฟร์ที่เสียหาย — มอเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดสตาร์ทบ่อยและดึงกระแสหลายเท่าของพิกัด และ สภาพแวดล้อมทั้งร้อนและเต็มไปด้วยฝุ่นที่เป็นด่าง ขัดถู และดูดความชื้น ข้อเท็จจริงสามข้อนี้กำหนดการเลือกขนาด ข้อกำหนดฮาร์มอนิก และตู้ครอบ ตามลำดับนั้น
ทุกอย่างด้านล่างนี้เขียนขึ้นสำหรับผู้ที่ต้องซื้อหรือกำหนดสเปกอุปกรณ์นั้น: วิศวกรไฟฟ้าของโรงงาน ผู้รับเหมา EPC หรือผู้พัฒนาโครงการที่สร้างหน่วยบดใหม่หรือสายการผลิตปูนเม็ด หากคุณกำลังเลือกขนาดโหลดจำหน่ายอุตสาหกรรมทั่วไป วิธีการทั่วไปในคู่มือสูตรการเลือกขนาดและงบประมาณและคู่มือการเลือกขนาดระบบจำหน่ายคือจุดเริ่มต้นที่ถูกต้อง หากไซต์ของคุณเป็นเหมืองหินที่ป้อนโรงงาน ตรรกะของรอบโหลดในคู่มือหม้อแปลงไซต์เหมืองใช้กับส่วนนั้นของโรงงาน และหากคุณกำลังเพิ่มโรงงานเหล็กหรือเศษเหล็กแบบ captive ข้างโรงงาน ภาระของเตาหลอมที่อธิบายในคู่มือหม้อแปลงเตาอาร์กไฟฟ้าคือการเปรียบเทียบที่เกี่ยวข้อง บทความนี้ครอบคลุมสิ่งที่เปลี่ยนแปลงเมื่อโหลดเป็นเครื่องบดและเตาเผาที่เดินต่อเนื่อง
ประเด็นสำคัญ
- เริ่มจาก kWh ต่อตัน ไม่ใช่ kVA ต่อตัน การใช้พลังงานไฟฟ้าจำเพาะของโรงงานแบบ dry-process สมัยใหม่มักอ้างอิงในช่วงประมาณ 90–110 kWh ต่อตันปูนซีเมนต์ โดยการบดปูนซีเมนต์ (ประมาณ 25–40 kWh/t) การบดวัตถุดิบ และพัดลมของกระบวนการเผาเป็นส่วนใหญ่ คูณด้วยอัตราการผลิตและชั่วโมงเดินเครื่องเพื่อให้ได้ตัวเลขพลังงานรายปี แล้วแปลงเป็นรายการโหลด — รายการโหลด ไม่ใช่กฎง่ายๆ คือข้อมูลนำเข้าของการเลือกขนาด (industry experience / 行业经验值 สำหรับการแบ่งระหว่างพื้นที่กระบวนการ)
- การสตาร์ทเครื่องบดคือเหตุการณ์ที่กำหนดการออกแบบ มอเตอร์เครื่องบดที่สตาร์ทแบบ direct-on-line ดึงกระแสประมาณ 6–8 เท่าของกระแสเต็มพิกัด มอเตอร์แบบสลิปริงกับสตาร์ทเตอร์โรเตอร์ประมาณ 2–3 เท่า และมอเตอร์ที่ขับด้วย VFD ประมาณ 1.0–1.5 เท่า ตัวเลขเดียวนี้กำหนดว่าอัตราส่วนหม้อแปลงเป็น 25% ของ kW มอเตอร์ต่อ kVA หรือ 60% และเป็นจุดที่ประหยัดเงินได้ถูกที่สุดในสถานีย่อยทั้งหมด ดูกระแสกระชากสำหรับเหตุการณ์จ่ายไฟที่เกี่ยวข้อง และการควบคุมแรงดันสำหรับพฤติกรรมของบัสภายใต้โหลด
- ภาระต่อเนื่องบวกฝุ่นคือปัญหาการระบายความร้อนและการป้องกันการเข้า เตาเผาเดิน 300–350 วันต่อปี ดังนั้นโหลดของหม้อแปลงเป็นโปรไฟล์แบนและหนัก ไม่ใช่วงรอบการทำงาน และหน่วยต้องถูกเลือกขนาด ระบายความร้อน และป้องกันสำหรับสิ่งนั้น ฝุ่นปูนซีเมนต์ที่เป็นด่างซึมเข้าไปในทุกสิ่ง เคลือบบุชชิ่งและฉนวน และกลายเป็นตัวนำเมื่อดูดความชื้น — ดังนั้นข้อกำหนดคือเรื่องของ ระดับ IP, ระยะ creepage, การเข้าถึงเพื่อทำความสะอาด และการระบายความร้อนที่ยังทำงานได้เมื่อพื้นผิวระบายความร้อนมีฝุ่น ไม่ใช่แค่ kVA ดูวิธีการระบายความร้อนและการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิและการเลือกบุชชิ่ง
- สมมติว่าโหลดบิดเบือนและแหล่งจ่ายอ่อน ไดรฟ์ของเครื่องบดและพัดลมเป็นโหลดไม่เชิงเส้นขนาดใหญ่ที่ทำงานต่อเนื่อง และโรงงานปูนซีเมนต์หลายแห่งอยู่ปลายสายป้อนของการไฟฟ้าที่ยาว หรือเดินเครื่องด้วยเครื่องกำเนิด captive ที่มีระดับกระแสลัดวงจรจำกัด กำหนดภาระฮาร์มอนิก (K-factor หรือการศึกษาฮาร์มอนิกที่มีเอกสาร ตามคู่มือฮาร์มอนิกของเรา) ระดับฉนวนสำหรับระดับกระแสลัดวงจรจริง และการควบคุมแรงดันสำหรับกริดที่ตก
- เลือกแบบจุ่มน้ำมันหรือแบบแห้งตามตำแหน่ง ไม่ใช่ตามแฟชั่น สถานีย่อยเครื่องบดกลางแจ้งและหม้อแปลงลดแรงดันหลักมักใช้หน่วยจุ่มน้ำมัน ห้องไฟฟ้า อาคาร MCC และชั้นใต้ดินวางสายภายในโรงงานเหมาะกับหม้อแปลงแห้งแบบหล่อเรซิน เพราะไฟไหม้น้ำมันแร่ในอาคารที่มีคนอยู่ไม่เป็นที่ยอมรับ การเปรียบเทียบอยู่ในการเลือกแบบจุ่มน้ำมันกับแบบแห้ง
หม้อแปลงอยู่ตรงไหนในสายไฟฟ้าของโรงงานปูนซีเมนต์?
โรงงานปูนซีเมนต์มีรูปร่างทางไฟฟ้าที่เรียบง่ายแต่โหดในรายละเอียด: โหลดขนาดใหญ่จำนวนน้อยจ่ายจากหม้อแปลงขนาดใหญ่จำนวนน้อย โดยแทบไม่มีความซ้ำซ้อนในกระบวนการเอง สายการผลิตแบบ dry-process เดียวโดยทั่วไปมีสถานีย่อยรับไฟหลักหนึ่งแห่ง การจำหน่าย MV แบบวงแหวนหรือแบบรัศมีไปยังสถานีย่อยตามพื้นที่ไม่กี่แห่ง และสถานีย่อยหน่วยที่อาคารเครื่องบดและ MCC ตารางด้านล่างคือธรรมเนียมการแบ่งชั้นที่เราเห็นในโรงงานใหม่ส่วนใหญ่ พร้อมช่วงพิกัดที่เป็นจริง
| ชั้น | แรงดันเข้า/ออกทั่วไป | ช่วงพิกัดทั่วไป (industry experience) | จ่ายอะไร และต้องทนอะไร |
|---|---|---|---|
| สถานีย่อยรับไฟหลัก | 110 / 132 / 220 kV → 33 หรือ 22 kV | 40–150 MVA | ทั้งโรงงาน หรือการเชื่อมต่อส่งออกจากโรงไฟฟ้า captive ขีดจำกัดฮาร์มอนิก flicker และระดับกระแสลัดวงจรของการไฟฟ้าใช้ที่จุดนี้ มักเป็น OLTC บ่อยครั้งสองหน่วยสำหรับ N-1 ที่ไซต์ขนาดใหญ่ ดูOLTC กับ tap changer แบบ off-load |
| สถานีย่อยลดแรงดันกริด | 33 / 22 kV → 11 kV หรือ 6.6 kV | 10–50 MVA | จ่ายวงแหวน MV ของโรงงานไปยังพื้นที่เครื่องบดวัตถุดิบ เตาเผา เครื่องบดปูนซีเมนต์ และสาธารณูปโภค จ่ายสายเคเบิลยาว ดังนั้นการควบคุมแรงดันและกระแสชาร์จของสายเคเบิลจึงสำคัญ |
| สถานีย่อยเครื่องบด (วัตถุดิบหรือปูนซีเมนต์) | 11 / 6.6 kV → 11 / 6.6 kV หรือ 3.3 kV | 3–15 MVA | โหลดเดี่ยวที่ใหญ่ที่สุดในโรงงาน: ไดรฟ์หลักของเครื่องบด อุปกรณ์เสริมของเครื่องบด roller press separator พัดลมหมุนเวียน นี่คือจุดที่แรงดันตกจากการสตาร์ทมอเตอร์ถูกกำหนด |
| สถานีย่อยพื้นที่เตาเผา | 11 / 6.6 kV → 11 / 6.6 kV และ 0.4 kV | 2–10 MVA | ไดรฟ์หลักของเตาเผา พัดลม induced-draft และ forced-draft พัดลมของพรีฮีตเตอร์และเครื่องทำความเย็น ระบบหัวเผาและเชื้อเพลิง อุณหภูมิแวดล้อมสูงสุดในไซต์ |
| สถานีย่อย MCC / หน่วย | 11 / 6.6 kV → 0.4 / 0.69 kV | 0.63–3.15 MVA | สายพานลำเลียง ปั๊ม เครื่องเก็บฝุ่น เครื่องบรรจุ โรงซ่อม ไฟส่องสว่าง มักเป็นแบบแห้งหล่อเรซินในอาคารไฟฟ้า มีฮาร์มอนิกสูงเมื่อ VFD เป็นส่วนใหญ่ |
| สถานีย่อยเหมืองหิน / เครื่องย่อย | 33 / 11 kV → 6.6 / 11 kV | 1–8 MVA | เครื่องย่อย apron feeder สายพานลำเลียงเหนือพื้นดินยาว ภาระแบบกระแทกเป็นรอบและสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่น เปิดโล่ง บางครั้งเป็นตู้ kiosk หรือหน่วยติดตั้งบน skid ดูคู่มือหม้อแปลงไซต์เหมือง |
| โรงไฟฟ้า captive และการนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้ | 6.6 / 11 kV → 33 / 110 kV | 10–100 MVA | เพิ่มแรงดันจากกังหัน captive (ถ่านหิน, petcoke, ก๊าซ หรือหน่วยนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้) ไปยังวงแหวนโรงงานหรือการเชื่อมต่อการไฟฟ้า ต้องรองรับการขนาน กำลังย้อนกลับ และการทำงานแบบ islanding |
| บรรจุ จ่ายสินค้า และบรรทุกขึ้นราง | 11 / 6.6 kV → 0.4 kV | 1–2.5 MVA | เครื่องบรรจุแบบหมุน โรงอัดอากาศ การบรรทุกรถบรรทุกและรถไฟ ถุงกรองฝุ่น ความเข้มข้นฝุ่นสูงสุดที่นี่ |
มีสองสิ่งที่ควรสังเกตในตารางนั้นก่อนที่คุณจะเลือกขนาดอะไรก็ตาม หนึ่ง โหลดต่อรวมของโรงงานถูกครอบงำโดยมอเตอร์ประมาณห้าหรือหกตัว ดังนั้นความแม่นยำของข้อมูลมอเตอร์เครื่องบดและพัดลมสำคัญกว่าความแม่นยำของทุกอย่างอื่นรวมกัน สอง ห้องไฟฟ้าถูกจัดวางตามพื้นที่กระบวนการ ซึ่งหมายความว่าหม้อแปลงที่จ่ายเตาเผาและหม้อแปลงที่จ่ายโรงบรรจุอยู่ในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงและไม่ควรใช้ข้อกำหนดร่วมกันเลย
ทำไมหม้อแปลงจำหน่ายทั่วไปจึงทำงานนี้ไม่ได้? หกวิธีที่ภาระของปูนซีเมนต์แตกต่าง
หม้อแปลงจำหน่ายมาตรฐานจะรับกระแสได้ สิ่งที่มันจะไม่ทำคือรับกระแสนั้นในโรงงานปูนซีเมนต์เป็นเวลายี่สิบห้าปีโดยไม่ได้กำหนดสเปกสำหรับหกสิ่งที่ระบบจำหน่ายไม่เคยเรียกร้องจากมัน
1. โหลดต่อเนื่องและเกือบแบน ดังนั้นคู่มือการโหลดจึงกำหนดการออกแบบ
เตาเผาปูนซีเมนต์ไม่หยุด ความพร้อมใช้งานรายปีที่เป็นจริงสำหรับสายการผลิตพรีฮีตเตอร์/พรีแคลไซเนอร์ที่เดินดีอยู่ในช่วงประมาณ 300–350 วันทำการ และวงจรเตาเผา เครื่องทำความเย็น และเครื่องบดเดินใกล้จุดออกแบบเกือบตลอดเวลานั้น หม้อแปลงบนบัสเครื่องบดหรือเตาเผาจึงเห็นโปรไฟล์โหลดที่มีโหลดแฟกเตอร์สูง — แตกต่างมากจากหม้อแปลงจำหน่ายที่ใช้เวลาส่วนใหญ่ของวันที่โหลด 20–30% และพีคไม่กี่ชั่วโมง สิ่งนั้นเปลี่ยนการคำนวณ: การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิขดลวดเฉลี่ย ผลของวันที่ร้อนที่สุดของปีบนค่าเฉลี่ยนั้น และการเสื่อมสภาพระยะยาวของฉนวน ล้วนต้องตรวจสอบกับคู่มือการโหลดแทนที่จะสันนิษฐานไป ผลในทางปฏิบัติคือระยะขอบการออกแบบระหว่างพิกัดกับโหลดที่คำนวณได้น้อยกว่าที่คุณจะยอมให้กับหน่วยจำหน่ายของการไฟฟ้า และความสนใจจริงในสิ่งที่หม้อแปลงทำที่ 105% ของพิกัดเป็นเวลาหนึ่งเดือน ไม่ใช่ที่ 100% เป็นเวลาหนึ่งนาที
2. มอเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดสตาร์ทท่ามกลางโหลด และอัตราส่วนมอเตอร์ต่อหม้อแปลงกำหนด kVA
นี่คือการตัดสินใจที่แพงที่สุดในสถานีย่อยปูนซีเมนต์ ไดรฟ์ของเครื่องบด พัดลม induced-draft ของเตาเผา และมอเตอร์ปั๊มที่ใหญ่ที่สุด ล้วนใหญ่พอที่กระแสสตาร์ทจะเป็นสัดส่วนที่มีนัยสำคัญของกระแสพิกัดของหม้อแปลง หากมอเตอร์เครื่องบดสตาร์ทแบบ direct-on-line ขณะที่บัสที่เหลืออยู่ที่โหลด 70% แล้ว แรงดันบัสจะตกมากพอที่จะทำให้คอนแทคเตอร์หลุด มอเตอร์สตอล และรีเลย์ป้องกันต้นน้ำทริป การรักษาแบบเดิมคือทำให้หม้อแปลงใหญ่ขึ้น การรักษาที่ดีกว่าคือเปลี่ยนวิธีที่มอเตอร์สตาร์ท — แต่นั่นเป็นเรื่องของวิศวกรกระบวนการและไดรฟ์ และต้องตกลงก่อนสั่งซื้อหม้อแปลง เพราะมันคือความแตกต่างระหว่างหน่วย 5 MVA กับ 10 MVA
3. โหลดส่วนใหญ่มาจากตัวแปลงอิเล็กทรอนิกส์กำลัง
ไดรฟ์ของเครื่องบด พัดลมเตาเผาและเครื่องทำความเย็น สายพานลำเลียง roller press และพัดลม separator ถูกป้อนด้วย VFD มากขึ้นเรื่อยๆ และการป้อนด้วย VFD หมายถึงกระแสไม่ไซน์ที่มีสเปกตรัมฮาร์มอนิกอุดมด้วยอันดับที่ 5, 7, 11 และ 13 บวกกับส่วนประกอบความถี่สวิตชิ่งจากด้านหน้าของ rectifier ไดรฟ์แบบหลายระดับขนาดใหญ่ตัวเดียวอาจเป็น 12-pulse หรือ 18-pulse และสะอาดพอสมควร ไซต์ที่เต็มไปด้วยไดรฟ์ 6-pulse บนบัสเดียวกันไม่เป็นเช่นนั้น หม้อแปลงเห็นผลรวม และผลรวมปรากฏเป็นความสูญเสีย eddy-current และ stray เพิ่มเติมที่กระจุกตัวในขดลวดและชิ้นส่วนโครงสร้าง นั่นคือปัญหาข้อกำหนดความสูญเสีย eddy-current (K-factor หรือการศึกษาฮาร์มอนิกที่มีเอกสาร) ไม่ใช่แค่ปัญหาภาระความร้อน รายละเอียดอยู่ในคู่มือฮาร์มอนิกของหม้อแปลงเราและการเลือก K-factor
4. ฝุ่นปูนซีเมนต์เป็นด่าง ขัดถู และดูดความชื้น
ฝุ่นปูนซีเมนต์และปูนเม็ดไม่ใช่สิ่งสกปรกเฉื่อย มันเป็นด่าง ขัดถูเล็กน้อย และดูดความชื้นจากอากาศ ดังนั้นคราบที่ก่อตัวบนบุชชิ่งในโรงงานที่มีฝุ่นจึงเป็นเส้นทางกึ่งตัวนำ ไม่ใช่ฉนวน ในทางปฏิบัติหมายความว่า: ระยะ creepage สำคัญพอๆ กับแรงดัน flashover โปรไฟล์ของบุชชิ่งและฉนวนต้องกำหนดสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีมลพิษไม่ใช่ที่สะอาด ต้องออกแบบการเข้าถึงเพื่อทำความสะอาดตั้งแต่เริ่ม และตู้ครอบต้องปิดผนึกจริงๆ ไม่ใช่แค่มีช่องระบายลม โหมดความล้มเหลวแบบคลาสสิก — flashover ภายนอกข้ามบุชชิ่งที่ปนเปื้อนฝุ่นในวันชื้นวันแรกหลังช่วงแห้ง — เป็นข้อผิดพลาดด้านข้อกำหนด ไม่ใช่ด้านการปฏิบัติงาน
5. พื้นที่เตาเผาร้อน และอุณหภูมิแวดล้อมร้อนไม่ใช่อุณหภูมิแวดล้อมใน datasheet
พิกัดหม้อแปลงมาตรฐานสมมติอุณหภูมิแวดล้อมสูงสุด 40°C พร้อมค่าเฉลี่ยรายวันและรายปีที่กำหนด (สำหรับหน่วยจุ่มน้ำมัน สูงสุด 40°C เฉลี่ยรายวัน 30°C เฉลี่ยรายปี 20°C ตาม IEC 60076-2) พื้นที่เตาเผาและเครื่องทำความเย็นปูนเม็ดสามารถเกินกว่านั้น และความร้อนแผ่จากพื้นผิวร้อน บวกกับห้องไฟฟ้าที่การระบายอากาศต่อสู้กับความร้อนของกระบวนการ ทำให้แย่ลง ทุกองศาของอุณหภูมิแวดล้อมจริงที่สูงกว่าค่าออกแบบจะลดความสามารถในการรับโหลดของหน่วย และผลไม่เป็นเชิงเส้น: มันกระทบจุดร้อนของขดลวดและอุณหภูมิอากาศระบายความร้อนพร้อมกัน ตรรกะเดียวกันกำหนดความสูงจากระดับน้ำทะเล ซึ่งอธิบายในการลดพิกัดตามความสูงและอุณหภูมิ
6. แหล่งจ่ายมักอ่อน เป็น captive หรือทั้งสองอย่าง
โรงงานปูนซีเมนต์หลายแห่งอยู่ไกลจากบัสการไฟฟ้าที่แข็งแกร่ง ที่ปลายสายป้อนเหนือศีรษะยาว หรือเดินเครื่องด้วยเครื่องกำเนิด captive ที่มีระดับกระแสลัดวงจรจำกัดและพฤติกรรม governor ของตัวเอง แหล่งจ่ายอ่อนทำสามสิ่ง: ทำให้แรงดันตกจากการสตาร์ทมอเตอร์แย่ลง ทำให้ระดับกระแสลัดวงจร — และดังนั้นอิมพีแดนซ์หม้อแปลงที่ยอมรับได้ — เป็นเรื่องของการศึกษาระบบไม่ใช่ความเคยชิน และทำให้การควบคุมแรงดันด้วย tap-changing บนหม้อแปลงลดแรงดันหลักมีประโยชน์จริงไม่ใช่แค่ประดับ ที่โรงงานเพิ่มกังหันนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้ (WHR) หม้อแปลงเพิ่มแรงดันที่เชื่อมมันเข้ากับวงแหวนโรงงานต้องรองรับการขนาน การแบ่งโหลด และการทำงานแบบ island ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่แตกต่างอีก
คุณเลือกขนาดหม้อแปลงโรงงานปูนซีเมนต์อย่างไร? หกขั้นตอนจาก kWh ต่อตันถึงพิกัด
วิธีการเหมือนกับการเลือกขนาดด้วยรายการโหลดใดๆ แต่ข้อมูลนำเข้าและการตรวจสอบเป็นเฉพาะของปูนซีเมนต์ ทำตามลำดับ แต่ละขั้นตอนสามารถเปลี่ยนคำตอบของขั้นก่อนหน้าได้
ขั้นตอนที่ 1 — แปลงข้อมูลกระบวนการเป็นรายการโหลด ทีละพื้นที่
เริ่มจากตันและ kWh ไม่ใช่ kVA ใช้ปริมาณการผลิตออกแบบของโรงงาน (t/h สำหรับปูนเม็ดและปูนซีเมนต์ และชั่วโมงเดินเครื่องรายปี) แล้วใช้การใช้พลังงานไฟฟ้าจำเพาะของแต่ละพื้นที่กระบวนการ — เครื่องย่อยและการบดวัตถุดิบ กระบวนการเผารวมพรีฮีตเตอร์ เตาเผา และพัดลมเครื่องทำความเย็น การบดปูนซีเมนต์ และพื้นที่สาธารณูปโภค/บรรจุ การเปรียบเทียบโรงงานที่เผยแพร่ให้การใช้พลังงานไฟฟ้าจำเพาะรวมสำหรับโรงงาน dry-process สมัยใหม่อยู่ในช่วงประมาณ 90–110 kWh ต่อตันปูนซีเมนต์ โดยการบดปูนซีเมนต์มักเป็นผู้ใช้รายใหญ่ที่สุด แปลงตัวเลขพลังงานของแต่ละพื้นที่เป็นรายการมอเตอร์ที่ติดตั้งพร้อม kW พิกัด ประสิทธิภาพ ตัวประกอบกำลัง วิธีสตาร์ท และภาระ เพราะหม้อแปลงต้องเลือกขนาดสำหรับกระแส และกระแสขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพและตัวประกอบกำลัง ไม่ใช่แค่ kW เมื่อตัวเลขใดไม่สามารถหาได้จากข้อมูลออกแบบของโรงงานเอง ให้ทำเครื่องหมายว่าเป็นข้อสมมติและนำไปสู่การตรวจสอบความอ่อนไหวแทนที่จะฝังไว้เงียบๆ
ขั้นตอนที่ 2 — ใช้ค่า demand และ diversity ต่อพื้นที่
ไม่ใช่มอเตอร์ทุกตัวเดินพร้อมกัน และไม่ใช่มอเตอร์ทุกตัวเดินที่พิกัด ใช้ค่า demand ต่อกลุ่มโหลด (kW ต่อที่ติดตั้งถูกดึงจริงที่จุดออกแบบเท่าใด) และค่า diversity ข้ามกลุ่ม (กลุ่มใดพีคพร้อมกัน) โรงงานปูนซีเมนต์มีค่าที่สูงผิดปกติเพราะกระบวนการต่อเนื่อง: พื้นที่เครื่องบดปูนซีเมนต์มักเดินที่ demand 0.85–0.95 พื้นที่กระบวนการเผาเช่นเดียวกัน ขณะที่โรงซ่อม บรรจุ และจ่ายสินค้าลดลงชัดกว่า พื้นที่หลักที่แปรผันจริงคือวงจรเครื่องย่อยและเหมืองหิน ซึ่งเป็นเหตุผลที่มักให้หม้อแปลงแยกต่างหาก บันทึกทุกปัจจัยที่คุณใช้ — สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการเลือกขนาดสถานีย่อยปูนซีเมนต์ผิดคือข้อสมมติ diversity ที่ฝังอยู่ในสเปรดชีตโดยไม่มีเจ้าของ
ขั้นตอนที่ 3 — แปลงเป็น kVA เพิ่ม spare สำหรับการออกแบบ และเลือกพิกัดมาตรฐาน
รวมเป็น kVA เพิ่ม spare สำหรับการออกแบบที่ basis of design ของลูกค้าต้องการ (โดยทั่วไป 15–25% สำหรับโรงงานที่อาจ debottleneck ในภายหลัง) แล้วปัดเป็นพิกัดมาตรฐาน อย่าหยุดที่ขั้นตอนนี้: สามขั้นตอนถัดไปมักเลื่อนคำตอบไปหนึ่งขั้นพิกัดในทิศทางใดก็ได้ ดังนั้นให้ถือ kVA นี้เป็นตัวเลขชั่วคราว ไม่ใช่การตัดสินใจ
ขั้นตอนที่ 4 — ตรวจสอบแรงดันตกจากการสตาร์ทที่มอเตอร์ที่แย่ที่สุด
ใช้มอเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดบนบัส วิธีสตาร์ทที่เลือกจริง อิมพีแดนซ์หม้อแปลง ระยะสายเคเบิล และโหลดที่มีอยู่แล้วบนบัส คำนวณแรงดันที่ขั้วมอเตอร์ระหว่างการสตาร์ท ขีดจำกัดการออกแบบทั่วไปคือแรงดันตกสูงสุด 10–15% ที่บัสบาร์ MCC สำหรับการสตาร์ทที่ไม่บ่อย และมัก 5–10% เมื่อมาตรฐานของโรงงานเองเข้มกว่า หรือเมื่อการหลุดของคอนแทคเตอร์เป็นกังวล (industry experience / 行业经验值 — ขีดจำกัดต้องมาจาก basis of design ของลูกค้า) หากแรงดันตกมากเกินไป ทางเลือกตามลำดับต้นทุนคือ: เปลี่ยนวิธีสตาร์ท เพิ่มหม้อแปลงเฉพาะสำหรับมอเตอร์นั้น ลดอิมพีแดนซ์ของหม้อแปลง หรือเพิ่มพิกัด ตรวจสอบกระแสลัดวงจรที่หม้อแปลงใหม่จะจ่ายเทียบกับพิกัดสวิตช์เกียร์ในเวลาเดียวกัน โดยใช้วิธีการในการคำนวณกระแสลัดวงจร
ขั้นตอนที่ 5 — ใช้ภาระฮาร์มอนิกและตรวจสอบความสามารถรับโหลดบิดเบือน
กำหนดสเปกตรัมฮาร์มอนิกที่บัส — จากข้อมูลของผู้จัดหาไดรฟ์ จากการศึกษา หรือจากการวัดบนสายการผลิตที่มีอยู่ — และกำหนดสเปกหม้อแปลงสำหรับมัน ด้วยสเปกตรัมที่มีเอกสาร ความสามารถถูกตรวจสอบกับวิธีการลดพิกัด; หากไม่มี วิธีปฏิบัติที่ใช้ทั่วอุตสาหกรรมคือกำหนด K-factor (K-4, K-9 หรือ K-13 ขึ้นอยู่กับว่าโหลดที่ป้อนด้วยไดรฟ์มีสัดส่วนเท่าใด) หรือกำหนดให้มีการออกแบบที่ทดสอบความสูญเสียฮาร์มอนิก ในเวลาเดียวกัน ยืนยันว่าไซต์ต้องปฏิบัติตามอะไรที่จุดเชื่อมต่อร่วม: IEEE 519 สำหรับไซต์ในอเมริกาเหนือ IEC 61000-3-6 สำหรับการติดตั้ง MV และ HV และ grid code ท้องถิ่นที่อื่น หากโรงงานไม่สามารถปฏิบัติตามได้ด้วยฟิลเตอร์หรือไดรฟ์ที่มีจำนวนพัลส์สูงกว่า นั่นคือการเปลี่ยนการออกแบบ ไม่ใช่การเปลี่ยนหม้อแปลง
ขั้นตอนที่ 6 — ใช้การลดพิกัดตามสภาพแวดล้อม แล้วสรุปการระบายความร้อน เสียง และความสูญเสีย
ตอนนี้ลดพิกัดสำหรับสิ่งที่ไซต์เป็นจริง: อุณหภูมิแวดล้อมสูงสุดที่พื้นที่เตาเผาและเครื่องทำความเย็น ไม่ใช่ที่ประตูไซต์ ความสูงจากระดับน้ำทะเลหากโรงงานอยู่ในที่สูง และการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิภายในห้องไฟฟ้า แล้วเลือกชั้นการระบายความร้อน (ONAN สำหรับหน่วยกลางแจ้งส่วนใหญ่ ONAF เมื่อต้องการความจุเพิ่ม 20–30% บนแกนและถังเดียวกัน แบบแห้งกับ AN/AF สำหรับหน่วยในร่ม) ระดับเสียงเทียบกับข้อกำหนดเสียงของโรงงาน และเกรดความสูญเสียเทียบกับข้อกำหนดประสิทธิภาพพลังงานที่ใช้บังคับ ตอนนี้เท่านั้นที่คุณเขียนพิกัด
ตัวอย่างที่คำนวณ (เพื่อประกอบ)
ตัวเลขด้านล่างเป็นตัวเลขสมมติเพื่อแสดงวิธีการ ไม่ใช่เพื่ออธิบายโรงงานจริง ประเด็นคือคำตอบเปลี่ยนตรงไหน
| ขั้นตอน | ข้อมูลนำเข้า | ผลลัพธ์ | อะไรจะเปลี่ยนคำตอบ |
|---|---|---|---|
| 1 — พลังงานเป็นรายการโหลด | ปูนซีเมนต์ 3,000 t/วัน; รวม ~100 kWh/t; พื้นที่เครื่องบดปูนซีเมนต์ ~35 kWh/t | พลังงานพื้นที่เครื่องบดปูนซีเมนต์ ≈ 4,375 kWh/h ≈ เฉลี่ย 4.4 MW | ตัวเลขต้นทางต่ำกว่า 15% (85 kWh/t หรือบด 30 kWh/t) ตัดหนึ่งขั้นพิกัดออก |
| 2 — Demand & diversity | Demand 0.90; diversity 0.95 ภายในพื้นที่ | Demand ออกแบบ ≈ 3.7 MW | เดินสองเครื่องบดที่โหลดต่ำกว่าแย่กว่าสำหรับหม้อแปลงกว่าเดินหนึ่งที่โหลดเต็ม ไม่ใช่ดีกว่า |
| 3 — kVA + spare | ตัวประกอบกำลัง 0.88; spare ออกแบบ 20% | ≈ 5.1 MVA ชั่วคราว | แก้ตัวประกอบกำลังเป็น 0.95 ลด kVA ~7% |
| 4 — แรงดันตกจากการสตาร์ท | มอเตอร์เครื่องบดที่ใหญ่ที่สุด 4.5 MW; สตาร์ท DOL ที่ 7× FLC; หม้อแปลง Z 7% | แรงดันตกเกิน 10% — ไม่ยอมรับได้ | การสตาร์ทแบบสลิปริงหรือ VFD ทำให้แรงดันตกต่ำกว่า 5% ที่ขนาดหม้อแปลงเดิม |
| 5 — ภาระฮาร์มอนิก | ~60% ของโหลดที่เดินป้อนด้วย VFD, 6-pulse | กำหนด K-9 พร้อมสเปกตรัมที่มีเอกสาร หรือลดพิกัด ~10% | 12-pulse หรือ active front end บนไดรฟ์ที่ใหญ่ที่สุดขจัดการลดพิกัด |
| 6 — สภาพแวดล้อม | อุณหภูมิแวดล้อม 45°C ที่สถานีย่อยเครื่องบด มีฝุ่น | ลดพิกัด ~8–10% กำหนด ONAF และ IP54 เพิ่ม creepage | ย้ายสถานีย่อยเข้าไปในห้องไฟฟ้าที่มีการระบายอากาศเปลี่ยนชั้นทั้งหมด |
| สุดท้าย | ทั้งหมดข้างต้น | เลือก 8 MVA (ขั้นมาตรฐานถัดไปเหนือความต้องการหลังลดพิกัด) จุ่มน้ำมัน ONAF K-9 | การเปลี่ยนแปลงใดๆ ในขั้นตอน 1–5 อาจเลื่อนเป็น 6.3 หรือ 10 MVA |
ดูบรรทัดสุดท้ายและสังเกตว่าอะไรขับเคลื่อนมัน: ไม่ใช่โหลดเดินเฉลี่ย 3.7 MW แต่เป็นการรวมกันของเหตุการณ์สตาร์ท ข้อกำหนดการบิดเบือน และตำแหน่งที่ร้อนและมีฝุ่น นั่นคือเหตุผลที่หม้อแปลงปูนซีเมนต์ไม่สามารถซื้อจากการคำนวณ kVA เพียงอย่างเดียว
ทำไมการสตาร์ทมอเตอร์เครื่องบดจึงเป็นเหตุการณ์ที่กำหนดขนาด และทางเลือกของคุณคืออะไร?
หม้อแปลงเพียงต้องทนการสตาร์ท มอเตอร์และกระบวนการต้องอยู่กับวิธีสตาร์ทที่เลือก ดังนั้นการสนทนาเป็นของวิศวกรไดรฟ์ แต่ผลทางไฟฟ้าตกอยู่ที่ข้อกำหนดหม้อแปลง ตารางด้านล่างวางการแลกเปลี่ยนในแง่ที่ผู้ซื้อหม้อแปลงสามารถดำเนินการได้