Обработка материалов
Металлургия стали
Модернизация системы главного электропривода прокатного стана на базе средневольтных преобразователей частоты (СВ-ПЧ)
Обновлено: 2026-02-10
Определение Проблемы
Проблемы Отрасли
- 01 Высокая энергоемкость металлургического производства и необходимость снижения углеродного следа
- 02 Критические требования к надежности оборудования в условиях токопроводящей пыли и высоких температур
- 03 Жесткие штрафы за генерацию высших гармоник в питающую сеть
Конкретные Болевые Точки
- Низкий коэффициент мощности (cos φ) устаревших тиристорных приводов постоянного тока
- Механический износ трансмиссии из-за ударных нагрузок при прямом пуске или жестком регулировании
- Сложности с обслуживанием коллекторных узлов двигателей постоянного тока
Анализ Текущего Состояния
"Существующие приводы работают с КПД ниже 90% в режимах частичной нагрузки Отсутствие возможности рекуперации энергии торможения в сеть Высокий уровень гармонических искажений (THDi > 10-15%), требующий установки громоздких фильтрокомпенсирующих устройств"
Влияние на производительность
Коэффициент Мощности
0.99 (регулируемый)
Время Отклика По Моменту
< 5 мс
Кпд Системы Преобразования
≥ 97.5% при номинальной нагрузке
Коэффициент Гармоник Тока (Thdi)
< 5% (в соответствии с IEEE 519)
Топология Инвертора
Многоуровневая (NPC или каскадная H-bridge)
Номинальное Напряжение
6 кВ / 10 кВ / 35 кВ (в зависимости от сети)
Перегрузочная Способность
150% в течение 60 с, 200% в течение 3 с
Инженерная Проверка
Это решение было проверено Техническая команда Atlamech на соответствие следующим стандартам:
ПодробнееТехнический Объем
- Проектирование системы средневольтного частотно-регулируемого привода (СВ-ПЧ) с активным выпрямителем (AFE)
- Интеграция системы управления батареями (BMS) для резервных источников питания цепей управления
- Разработка замкнутой системы охлаждения силовой электроники
Стандарты Соответствия
IEC 61800-4 (Регулируемые электроприводы)
IEC 61508 (Функциональная безопасность, SIL 2/3)
IEEE 519 (Контроль гармоник)
Стратегия реализации
Недели 1-3: Аудит параметров сети и нагрузочных диаграмм двигателя. Недели 4-12: Проектирование и производство силовой электроники (IGBT/IGCT модули). Недели 13-15: Монтаж шкафов с использованием тепловых трубок для терморегуляции. Недели 16-18: Пусконаладочные работы и интеграция с АСУ ТП верхнего уровня.
Ключевые Результаты
Комплектный шкаф управления приводом с подтвержденным класссом защиты IP54/IP65
Протокол испытаний на электромагнитную совместимость (ЭМС)
Отчет о снижении энергопотребления и гармонических искажений
Заметки Консультации
Тепловой менеджмент и защита: Для обеспечения надежности в условиях металлургического цеха (наличие токопроводящей пыли) критически важно использовать герметичные оболочки шкафов. Отвод тепла от силовых ключей должен осуществляться через изолированные тепловые трубки (heat pipes) или жидкостные контуры, исключающие попадание внешнего воздуха внутрь отсека электроники. Сквозная вентиляция недопустима.
Силовая электроника и сеть: Использование топологии Active Front End (AFE) обязательно для обеспечения двунаправленного потока энергии (рекуперация при торможении валков) и поддержания синусоидального тока сети. Расчет звена постоянного тока должен учитывать динамические набросы нагрузки при захвате металла.
Безопасность: Реализация функций STO (Safe Torque Off) и SS1 (Safe Stop 1) должна выполняться на аппаратном уровне независимо от программного контроллера, соответствуя уровню полноты безопасности SIL 2 или SIL 3 согласно IEC 61508.
Силовая электроника и сеть: Использование топологии Active Front End (AFE) обязательно для обеспечения двунаправленного потока энергии (рекуперация при торможении валков) и поддержания синусоидального тока сети. Расчет звена постоянного тока должен учитывать динамические набросы нагрузки при захвате металла.
Безопасность: Реализация функций STO (Safe Torque Off) и SS1 (Safe Stop 1) должна выполняться на аппаратном уровне независимо от программного контроллера, соответствуя уровню полноты безопасности SIL 2 или SIL 3 согласно IEC 61508.
Инфраструктурная Таксономия
Средневольтный преобразователь частоты с активным выпрямителем (AFE)
Силовые модули на базе IGCT или высоковольтных IGBT
Системы бесперебойного питания (UPS) с BMS для контроллеров привода
Шкафы с замкнутым контуром охлаждения (воздух-вода или тепловые трубки)
Типовые шаблоны применения:
Модернизация черновой клети стана горячей прокатки (замена ДПТ на АД с ЧРП)
Внедрение системы плавного пуска и регулирования для главных эксгаустеров аглофабрики
Реверсивные приводы станов холодной прокатки с рекуперацией энергии
Сводка реализованных кейсов
Краткое описание проекта
Модернизация главного привода прокатного стана на базе СВ-ПЧ с активным выпрямителем
Масштаб системы
Система главного электропривода среднего напряжения (6–35 кВ) с требованиями к перегрузочной способности 150% (60 с) и 200% (3 с) для обеспечения технологического цикла прокатки.
Условия эксплуатации
Агрессивная промышленная среда с присутствием токопроводящей пыли и повышенной температурой, требующая применения шкафов со степенью защиты IP54/IP65 и замкнутым контуром охлаждения.
Инженерные ограничения
Жесткие требования стандарта IEEE 519 к качеству электроэнергии (THDi < 5%) и необходимость рекуперации энергии торможения в сеть без установки громоздких внешних фильтров.
Кластер технических знаний
Модернизация и управление главными электроприводами прокатных станов
Кластер объединяет инженерные решения по замене устаревших приводов постоянного тока на системы переменного тока с использованием СВ-ПЧ. Основной фокус направлен на повышение энергоэффективности, точности регулирования скорости и интеграцию в АСУ ТП металлургического предприятия.
Готовы к Спецификации?
Технический Помощник
ФОКУС НА VFD / МОТОР / НАСОСИнженерная Помощь
Нужна помощь в выборе правильного оборудования? Наш ИИ-помощник поможет вам с техническими спецификациями для ЧРП, двигателей и насосов.