兰州西门子变频器

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西门子授权代理商
从0到1.28%再到2.09%
西门子以创新理念实现对GC100压缩机的升级改造
为应对两万空分市场的激烈竞争，西门子对GC100压缩机进行了升级改造。升级版GC100压缩机的流量提高13.4%，效率提高2.09%，不仅满足了市场需求，还在价格优势与率两方面实现了高度优化。
“这个新产品将帮我们进一步打开市场！”
在西门子大厦的一间会议室里，张陈慧和王慧秀正站在贴满各种图表和幻灯片的墙边与同伴热烈地讨论着。
张陈慧和王慧秀是西门子中国研究院发电与天然气集团德莱赛兰业务部门压缩机研发小组的与产品线经理。围在她们身边的有研发、工程部技术人员、采购、销售、业务拓展和市场经理，每个人眼中都闪烁着热切的光芒。
点亮他们眼中光芒的正是这个团队刚刚共同研发完成的一款全新压缩机——升级版GC100。西门子GC100压缩机作为空气分离（空分）设备的**，可对空气进行压缩，并与其它后续工艺流程相配套，终从空气中分离出氧气、氮气及稀有气体等。这些气体将被广泛应用于生产和生活的方方面面，如钢铁冶炼、石油化工、制药、精密仪器等。
升级版GC100正是张陈慧和同事们为两万空分（每小时压缩氧气量为20000标准立方米）市场量身打造的新产品。
从2015年8月立项，到2017年3月15日正式销售，这款产品经历了500多个日夜的精心打磨。“升级版GC100是一款经过千锤百炼的产品。”张陈慧无不自豪地说，“也正因如此，无论是它的效率、质量、灵活性，还是价格，都非常有竞争力。”
源于蛋糕的创新思考
升级版GC100的诞生源于一个与蛋糕相关的问题。
“多年来，两万空分市场这块‘蛋糕’一直摆在我们面前，但就是很难啃下来。”西门子发电与天然气集团德莱赛兰业务部门销售经理周俊文说道。
作为齿轮压缩机的*，西门子的产品以技术和可靠的性能**业内，但同时也面临着愈发激烈的市场竞争。针对两万空分市场，西门子有多款压缩机产品可以选择，其中以GC100和GC165两款标准化产品为主。然而，经过深入市场调研，周俊文和同事们发现这两款产品在价格和效率的平衡方面都很难契合市场需求。
“那我们能不能研发一款具有竞争力的新品呢？”这是周俊文反复思考的问题。
“其实，西门子不仅有的研发团队和经验丰富的工程团队，还拥有生产制造能力较强的西门子工业透平机械（葫芦岛）有限公司。我们相信啃下这块蛋糕并非不可能。”他笑着说。
带着这个想法，周俊文和同事们与张陈慧等压缩机研发小组的合作，决定分两阶段对现有的GC100进行升级改造，让新产品在价格优势和率两方面达到高度平衡。
别出心裁的1.28%
阶段的主要任务是以小的成本代价提升效率。
为找到效率损失点，张陈慧变身“挖宝小能手”。她与在德国总部负责GC100产品线的同事密切联系，从浩瀚的西门子资料库中找到了详细的产品资料，并通过仔细分析与计算，提出了一系列提率的解决方案，包括改变压缩机蜗壳形状、升级叶轮、使用形状较复杂的前导叶等等。然而，GC100是一款标准化产品，**部件很难进行改动，这可怎么办呢？
张陈慧说：“在挖宝过程中，如果往深处挖行不通的话，就向周围拓展吧。”于是，她将目光转向了压缩机的设备——冷却器。
为准确了解冷却器大小与压缩机效率之间的关系，研究小组通过改变环境变量，以创新的思路巧妙地了计算压缩机效率的方程，终发现只要稍微增加冷却器的大小，就能保证在总机组大小不变的情况下，提升压缩机的效率。
效率计算“黑箱”的过程虽然辛苦，但张陈慧和同事们却乐在其中。“GC100系列的产品就像乐高模型，每个部分都是一个标准化的‘积木’。要想搭出好的模型，就要使用合适的积木。而在效率方程后，我们调整每一块‘积木’时，心里都是踏实的。”张陈慧说。
2016年3月，阶段研发结束。新的GC100效率提升了1.28%，而成本仅增加了0.8%。这款产品一经推出就很快得到了市场的认可，并在2016年10月获得了个订单。
颠覆常规的2.09%
研发小组并没有就此停下脚步，而是计划在*二阶段进一步研发出一款在流量、价格和效率上都契合两万空分市场的产品，即升级版GC100。
为达成这一目标，张陈慧和同事们首先为升级版GC100重新选取了流量范围。在GC100涵盖的应用市场中，每个客户的需求都不一样。如何保证西门子的产品适合大部分客户呢？研发小组通过对市场内客户的流量需求进行调研、总结，得到了需求量大的流量范围，并据此对升级版GC100所选用的叶轮基本级进行了的考量，以在压缩空气能力方面保证升级版GC100能够满足80%以上的市场需求。
而在提率方面，研发小组还对目前西门子的叶轮基本级库进行了深入研究，选取了在两万空分市场流量范围内效率高的几款叶轮，充分利用了叶轮基本级的高性能。而由于研发小组终选取了尺寸较小的叶轮，压缩机整体尺寸减小，这也使成本降低成为可能。
升级版GC100压缩机模型图
为保证升级改造达到优效果，研究小组在项目推进过程中与德国总部的同事进行了反复讨论。仅为优化进口导叶控制方程，张陈慧与德国同事的往来邮件就多达60多封。“讨论到关键处，在班车上要抓着手机发邮件，半夜也要爬起来发邮件。”张陈慧回忆。
在项目进行过程中，研发团队与公司内多个部门通力合作。他们将销售、业务拓展与市场部提供的产品定位、市场现状与前瞻信息转化为具体的关键研发技术指标。基础概念性设计完成后，工程部会将虚拟设计转化为实际产品模型，完成产品制造工艺，并与西门子工业透平机械（葫芦岛）有限公司合作，形成完整的生产制造链。采购部门则根据工程部提出的技术要求，选择合适、成熟的供应商，形成立足于国内的产品原材料、配套设备供应链，再由服务部门提供成熟的用户现场服务规范。终，这款升级版的产品由销售推向市场，接受市场的检验，实现它的真正**。
为了让项目跟紧不断变化的市场需求，产品线经理王慧秀每个月都会组织项目例会，召集所有相关方互相沟通需求，共同探讨解决方案。
“GC100压缩机的研发完成于十几年前。随着技术进步与市场变化，它已无法适应现今的客户需求，而停止研发就等于让这款曾经性能优良的产品逐渐淡出市场，十分可惜。”王慧秀说，“因此，我们直接从市场需求出发，量身打造优产品，保证了产品的竞争力，也**了GC100自身的特色，使它的市场定位较清晰。”
2017年3月15日，升级版GC100正式投入市场。相比未做任何改动的GC100，升级版GC100的流量提高了13.4%，效率提高了2.09%。
项目小组的每个人对这款新产品都充满信心。根据预测，升级版GC100在2017财年将售出1台，在2018财年将售出3台（占市场份额的20%），在2019财年将售出3到4台（占市场份额的25%）。
“这是GC100产品效率提升的一小步，但却是研发模式转型的步。”在说起压缩机产品时，已经从业十余年的张陈慧的眼睛总是闪闪发光，“在将来，我们也想针对四万和六万空分市场做类似的升级改造。我们的压缩机会做得越来越好。”

  1.当电机的旋转速度（频率）改变时，其输出转矩会怎样？
 
　　　　*1: 工频电源
　　　　由电网提供的动力电源（商用电源）
　　　　*2: 起动电流
　　　　
       当电机开始运转时，变频器的输出电流变频器驱动时的起动转矩和大转矩要小于直接用工频电源驱动
　　　　
       电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动电流。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。
　　　　
       通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减小。减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。
　　　　
       通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。
　　 
       2. 变频器50Hz以上的应用情况
 
　　大家知道, 对一个特定的电机来说, 其额定电压和额定电流是不变的。
　　如变频器和电机额定值都是: 15kW/380V/30A, 电机可以工作在50Hz以上。
　　
       当转速为50Hz时, 变频器的输出电压为380V, 电流为30A. 这时如果输出频率到60Hz, 变频器的大输出电压电流还只能为380V/30A. 很显然输出功率不变. 所以我们称之为恒功率调速.

这时的转矩情况怎样呢?
　　因为P=wT (w:角速度, T:转矩). 因为P不变, w增加了, 所以转矩会相应减小。　　
　　我们还可以再换一个角度来看:
　　电机的定子电压 U = E + IR (I为电流, R为电子电阻, E为感应电势)
　　可以看出, U,I不变时, E也不变.
　　而E = kfX, (k:常数, f: 频率, X:磁通), 所以当f由50-->60Hz时, X会相应减小 
　　对于电机来说, T=KIX, (K:常数, I:电流, X:磁通), 因此转矩T会跟着磁通X减小而减小.
　　
       同时, 小于50Hz时, 由于IR很小, 所以U/f=E/f不变时, 磁通(X)为常数. 转矩T和电流成正比. 这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力. 并称为恒转矩调速(额定电流不变-->大转矩不变)
　　
       结论: 当变频器输出频率从50Hz以上增加时, 电机的输出转矩会减小.

       3. 其他和输出转矩有关的因素
 
　　发热和散热能力决定变频器的输出电流能力，从而影响变频器的输出转矩能力。
　　
       载波频率: 一般变频器所标的额定电流都是以高载波频率, 高环境温度下能保证持续输出的数值. 降低载波频率, 电机的电流不会受到影响。但元器件的发热会减小。
　　
       环境温度：就象不会因为检测到周围温度比较低时就变频器保护电流值.
　　
       海拔高度: 海拔高度增加, 对散热和绝缘性能都有影响.一般1000m以下可以不考虑. 以上每1000米降容5%就可以了.
　　 
       4.矢量控制是怎样改善电机的输出转矩能力的？
 
　　　　*1: 转矩提升
　　　　此功能增加变频器的输出电压（主要是低频时），以补偿定子电阻上电压降引起的输出转矩损失，从而改善电机的输出转矩。　　
　　　　$ 改善电机低速输出转矩不足的技术
　　　　使用"矢量控制"，可以使电机在低速,如(无速度传感器时)1Hz（对4较电机，其转速大约为30r/min）时的输出转矩可以达到电机在50Hz供电输出的转矩（大约为额定转矩的150％）。
　　　　对于常规的V/F控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁不足，而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足，变频器中需要通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压降。变频器的这个功能叫做"转矩提升"（*1）。
　　　　转矩提升功能是提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压，电机转矩并不能和其电流相对应的提高。 因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量（如励磁分量）。
　　　　"矢量控制"把电机的电流值进行分配，从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流分量（如励磁分量）的数值。
　　　　"矢量控制"可以通过对电机端的电压降的响应，进行优化补偿，在不增加电流的情况下，允许电机产出大的转矩。此功能对改善电机低速时温升也有效。


IGBT是电力电子装置的CPU，在电力电子变流和控制中起着举足轻重的作用。变频器中，IGBT模块较为重要,但是IGBT模块会经常出现爆炸的情况。其原因是在工控生产中会因为某些因素产生十分巨大的损耗，热量散不出去，导致内部温度较高，产生气体，冲破壳体，这就是所谓的IGBT爆炸。
IGBT爆炸原因分析【变频器配套设备】
1.爆炸的本质是发热功率**过散热功率，内部原因应该就是过热。
2.人为因素：
(1)进线接在出线的端子上
(2)变频器接错电源
(3)没按要求接负载
3.常见原因：
(1)过电流 ：一种是负载短路，另一种是控制电路处逻辑受干扰，导致上下桥臂元件直通。
(2)绝缘的损坏
(3)过电压 ：通常是线路杂散电感在较高的di/dt作用下产生的尖峰电压而造成，解决的办法就是设计高性能吸收回路，降低线路杂散电感。
(4)过热 ：IGBT不能完全导通，在有电流的情况下元件损耗，温度增加导致损坏。
(5)通讯误码率 a.通讯一段时间后，突然的错误信息导致IGBT误导通使 IGBT爆炸;b.通讯板FPGA程序运行不稳定导致IGBT误导通使IGBT爆炸
4.其他原因：
(1)电路中过流检测电路反应时间跟不上。
(2)IGBT短路保护是通过检测饱和压降，而留给执行机构的时间一般是10us(8倍过流)在上电的时候容易烧预充电电阻和制动单元里的IGBT。
(3)工艺问题：铜排校着劲、螺丝拧不紧等。
(4)短时大电流：原因也有很多，比如死区没设置好、主电路过压、吸收电路未做好。
(5)驱动电源也是个应该特别注意的问题，该隔离加隔离、该滤波加滤波。
(6)电机冲击反馈电压过大导致IGBT爆炸。但对于充电时爆炸的情况发生的概率不是很大。
(7)电机启动时，输入测电压瞬间跌落，电容放电。输入测电压恢复后电容充电时的浪涌电流过大致使IGBT爆炸。

上海赞国 主要产品有“PLC，变频器，触摸屏，模块，传感器，低压器，伺服电机，工控机”。全新原装，质量保证，保修一年，价格合理，支持技术服务！SIEMENS 可编程控制器 
1、 SIMATIC S7 系列PLC：S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400、ET-200 
2、 逻辑控制模块 LOGO！230RC、230RCO、230RCL、24RC、24RCL等 
3、 SITOP直流电源 24V DC 1.3A、2.5A、3A、5A、10A、20A、40A可并联. 
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1、 交流变频器 MICROMASTER系列：MM420、MM430、MM440、G110、G120.  
MIDASTER系列：MDV 
2、全数字直流调速装置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70、6SE70系列 
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SINUMERIK:801、802S 、802D、802D SL、810D、840D、611U、S120 
“信誉，客户至上”是公司成立之初所确立的宗旨，在公司的严格要求和员工们不折不扣地贯彻执行下发展延续至今。“假一罚十”一直是我公司的主动承诺。