石油和天然气、化工和能源部门在各种应用中使用许多大功率、高速泵，通常由消耗大量工厂能源的大型电动机驱动。BETVICTOR体育官网
在这些行业中，趋势和要求不断变化，其中一个感兴趣的话题是提高工厂效率，以节省短期和长期的能源和运营成本。
这需要在不影响可用性和可靠性的情况下完成。这些行业的一个重要全球目标是根据《巴黎协定》支持脱碳和减少温室气体排放。需要新技术来支持这一目标。
当大功率、高速泵的典型转速范围为50%至100%时，需要电动马达驱动的变速调节时，可以考虑机电变速驱动器(VSD)。BETVICTOR体育官网这些变频器的额定功率可达20兆瓦(MW)，额定输出转速为15,000转/分钟(rpm)。机电VSD支持提高工厂效率，节约能源和支持脱碳。
机电VSD介绍
传统上，当由大型电动机驱动时，可以使用三种VSD选项为泵提供变速调节:BETVICTOR体育官网
- 流体动力联轴器，带或不带齿轮级
- 流体动力控制叠加行星齿轮
- 全量程变频驱动器(vfd)带或不带升压齿轮
机电VSD是一项最新的技术，它将叠加行星齿轮与VFD技术相结合，并结合了称为功率分割原理的概念。驱动布局包括一个恒速主电机，直接耦合到一个叠加行星齿轮箱，然后耦合到从动泵。然后，两个控制伺服电机连接到叠加行星变速箱，创建一个电动叠加行星变速箱。泵的速度可以调节与电动叠加变速箱加上恒定的输入速度从主电机。VFD提供两个伺服电机所需的控制。机电VSD方案的布局如图2所示。
通过电气叠加行星变速箱变速调节
图3所示的图表详细说明了电气组件如何连接到提供变速调节的机械变速箱。恒速电机(1)驱动输入轴(2)，输入轴(2)以恒速(3)驱动行星齿轮箱上的环形齿轮。然后太阳齿轮(4)连接到输出轴(6)，输出轴(6)为泵提供变速。伺服电机(7)通过行星载体(8)与行星齿轮(5)连接。太阳齿轮由行星齿轮绕轨道运行，行星齿轮由环形齿轮包围。伺服电机在顺时针和逆时针方向运行，改变行星齿轮的方向和速度，允许泵的速度在50%至100%的工作范围内增加或减少。
采用功率分割原理的机电VSD
机电变频器使用两种功率流为从动泵提供所需的功率。在额定值时，恒速主电机通常为泵提供85%的功率，其余15%的功率将由变频器和伺服电机提供，这是提供变速调节所需的功率。这被称为权力分割原则。
与之前提到的VSD选项之一相比，全量程VFD, 100%的功率由VFD和变速电机提供变速调节。由于全尺寸VFD系统组件是在线安装的，它们传输全功率，这意味着损失受到全功率流的影响。两种技术的潮流如图4所示。
由于机电VSD解决方案仅使用15%的控制功率用于变速调节，这意味着VFD损失仅与15%的功率成正比，而不是100%的功率。在计算机电VSD提供的传动系统效率时，可以采用式1中的公式，该公式考虑了功率分配原理，并在计算中使用了15%和85%的功率流。
因此，机电VSD系统在整个泵工作范围内实现了高效率，因为只有一小部分功率流经VFD线路，大部分功率是纯机械传输的。在额定点，效率可达97%，与全尺寸VFD相比，效率可提高2.5%(图5)。使用少量功率进行控制的机电VSD意味着VFD占地面积小，并且可以节省重量。此外，还节省了辅助设备，如冷却电源的节省，简化了变压器，恒速主电机的占地面积从降额的可能性减少了约15%至20%。
机电VSD可以利用功率分割原理提供最高效率的驱动解决方案，有助于提高工厂效率，节约能源，并支持新建项目或现有设施升级项目的脱碳。节省能源和降低控制功率也可能有助于总拥有成本的节省，通常长达25年。
除了高效率，机电变频器还可以在驱动大功率、高速泵时提供进一步的支持，包括:BETVICTOR体育官网
- 电机辅助启动选项，保护电网免受高涌流。两个伺服电机可用于在连接电网之前启动恒速主电机。
- 各种电气拓扑结构可以应用于提供不同的冗余选项，特别是对于关键工艺泵。BETVICTOR体育官网两个伺服电机还提供冗余，允许传动系统继续运行在紧急操作模式下，以防一个伺服电机出现不太可能的问题。
当由大型电机供电时，有许多提供变速调节的解决方案，因此应该注意，应始终根据个别项目要求、位置和行业类型选择VSD技术。因此，总是建议早期评估以确定每种泵应用的最佳VSD。