西門子的全新理念--全集成驅動係統，順勢而生

，引領時代變革，可顯著提高生產率，推進節能降耗的步伐。上海汽輪機廠沿用40年的轉子動平衡試車係統漸顯“廉頗老矣”
，上汽下定決心對其進行徹底改造。通過采用西門子全集成驅動係統，不僅在規定時間內完成了改造
，還大幅降低了能耗
，節能率超過90%。

   西門子全集成驅動係統，這一全球首個真正針對整個驅動鏈提供的“一站式”解決方案，2011年5月
，上海汽輪機廠超速動平衡試驗室驅動係統技術改造成功，便實現了93%的節能效果，幫助工廠實現節能減排任務。西門子全集成驅動係統助上汽動平衡裝備動力能耗成本降低93%

　　上海汽輪機廠被譽為“中國汽輪機搖籃”，成立於1953年，是中國第一家設計與製造汽輪機的企業，以設計、製造火電汽輪機、核電汽輪機和重型燃氣輪機為主。在上個世紀80年代後，開始快速發展，現在汽輪機產量世界第一，年產量超過36000萬千瓦，銷售額100億人民幣。超速動平衡試驗台每年需要試車200根左右的轉子

，支持600 MW

、1000 MW、1200 MW轉子試車
，可試車超超臨界機組，轉子最大重量200噸。

　　改造前上海汽輪機廠的試驗平台是國內自主研發設計的第一套高速動平衡試驗裝置，迄今有近40年曆史。40nianlaichaosudongpinghengshichexitongyizhishishangqichangyinyiweihaodehexinzhuangbei，yidushihuadongdiquweiyinengchengdandaxingzhuanzidongpinghengshichedezhuanyongzhuangbei
，jishinianlaiweiqilunjichangyeweiguojiazhuangbeizhizaoyezuochuguozhongdadegongxian。tayouceliangxitong，zhenkongxitonghequdongxitongsanbufenzucheng；其中驅動係統用8MW凝汽式汽輪機，由三台20噸/xiaoshidezhengqiguolutigongzhengqilaiqudongqilunji。meigenzhuanzideshichedequdongnengyuanchengbenyuanyuangaoyuxingyedepingjunshuiping。youyuxitongpangda，chengbengaoqi，wuranyanzhong，jianjianchengweituoleiqiyefazhandeyizhuang“心病”。

　　高gao速su動dong平ping衡heng試shi驗yan是shi汽qi輪lun機ji質zhi量liang的de保bao證zheng，是shi每mei個ge汽qi輪lun機ji轉zhuan子zi必bi須xu經jing過guo的de生sheng產chan過guo程cheng。驅qu動dong係xi統tong是shi平ping衡heng試shi驗yan台tai的de核he心xin，為wei試shi驗yan台tai提ti供gong動dong力li。其qi穩wen定ding運yun行xing是shi關guan鍵jian。驅qu動dong係xi統tong改gai造zao是shi一yi個ge複fu雜za的de工gong程cheng，不bu僅jin涉she及ji到dao供gong電dian係xi統tong
，冷leng卻que水shui循xun環huan係xi統tong，電dian機ji，高gao速su齒chi輪lun箱xiang等deng係xi統tong，還hai包bao括kuo基ji礎chu設she施shi的de改gai造zao

；未知因素多。由於技術風險極高，如果沒有十分把握
，不敢貿然行動
，因而長期拖延。

　　加之每年隻有3月至5yuezhegeqijian
，shanghaiqilunjichangdedabufenzhuanzizaijiagongtuzhong

，ceshirenwushao
，nengfouzaizhegeqijianneiwanchengdonglixitongdeshengjigaizao，shishangqidongpinghengxuanzefangandeguanjianyinsu。

　　企業當時麵臨兩難選擇：改gai造zao超chao速su動dong平ping衡heng試shi驗yan室shi的de動dong力li驅qu動dong裝zhuang置zhi，一yi旦dan驅qu動dong裝zhuang置zhi不bu穩wen定ding，或huo者zhe工gong期qi拖tuo延yan有you可ke能neng影ying響xiang企qi業ye的de全quan年nian生sheng產chan任ren務wu，影ying響xiang經jing濟ji效xiao益yi。不bu改gai造zao
，能neng源yuan成cheng本ben過guo高gao，同tong時shi影ying響xiang企qi業ye十shi二er五wu的de節jie能neng減jian排pai指zhi標biao的de完wan成cheng。蒸zheng汽qi鍋guo爐lu還hai存cun在zai汙wu染ran嚴yan重zhong，噪zao音yin擾rao民min等deng嚴yan重zhong影ying響xiang企qi業ye社she會hui聲sheng譽yu的de問wen題ti。

　　當西門子把《動平衡測試平台驅動係統改造方案》提交到上海汽輪機廠領導麵前

，上汽廠終於下定了改造的決心。該解決方案中大型傳動係統選擇了2台5MW SINAMICS GM150變頻調速裝置和2台4MW H-Compact PLUS高壓電機。齒輪箱選擇了1台9MW 1:2.5具有調節裝置的定製弗蘭德齒輪箱。還有3台定製的高性能絕緣聯軸器

，1台定製的輔助齒輪箱。自動控製係統使用了SIMATIC S7-300 PLC和WinCC係統。整個方案全部采用西門子產品，使用通用的軟件，標準的服務
，設計、yunxingzaitongyidehuanjing
，wanmeizhichizhenggechanpinshengmingzhouqiguanli
，tebieshiduishejiheyunxingjieduandewanshanzhichi。bubiweibutongxitongdejiekoubupipeizuoewaidegongzuo，congerjianhuacanshushezhi、調試和診斷操作，最終大大縮短組態時間，完全可以保障驅動升級在規定時間內完成。

　　因(yin)此(ci)上(shang)海(hai)汽(qi)輪(lun)機(ji)廠(chang)做(zuo)出(chu)了(le)現(xian)在(zai)看(kan)來(lai)非(fei)常(chang)正(zheng)確(que)
，而(er)當(dang)初(chu)意(yi)味(wei)著(zhe)必(bi)須(xu)承(cheng)受(shou)很(hen)大(da)壓(ya)力(li)的(de)兩(liang)條(tiao)決(jue)定(ding)，一(yi)是(shi)甘(gan)冒(mao)風(feng)險(xian)，采(cai)用(yong)當(dang)今(jin)最(zui)先(xian)進(jin)的(de)高(gao)壓(ya)交(jiao)流(liu)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)技(ji)術(shu)；二(er)是(shi)由(you)於(yu)國(guo)內(nei)沒(mei)有(you)可(ke)以(yi)參(can)考(kao)的(de)項(xiang)目(mu)
，所(suo)以(yi)改(gai)造(zao)技(ji)術(shu)整(zheng)體(ti)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)隻(zhi)能(neng)依(yi)靠(kao)企(qi)業(ye)與(yu)西(xi)門(men)子(zi)協(xie)作(zuo)解(jie)決(jue)
，這(zhe)需(xu)要(yao)對(dui)西(xi)門(men)子(zi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)擁(yong)有(you)十(shi)二(er)分(fen)的(de)信(xin)心(xin)。

　　zaigongchengdeshishiguocheng，shangqidongpinghenggengjiatihuidaoleximenzifangandeyouyuexing，youyusuoyoufangandoushiximenziyijiatigongde

，zaishishiguochengzhong

，chuxiandesuoyoujishuwenti，ximenzitingshenerchu
，haobutuituo，jiejuewentixiaolvgao。bimianleyiqianduojiaqiyecanyudefanganzhong，gejiaqiyetuixiezerendewenti，dadatigaoleanzhuang，tiaoshidesudu。

　　橫向驅動總成，能效提高

　　超chao速su動dong平ping衡heng試shi驗yan室shi要yao求qiu驅qu動dong係xi統tong在zai低di轉zhuan速su下xia有you較jiao大da的de啟qi動dong扭niu矩ju


，可ke快kuai速su啟qi動dong

，製zhi動dong。在zai通tong過guo轉zhuan子zi臨lin界jie轉zhuan速su時shi具ju有you高gao扭niu矩ju功gong能neng，能neng使shi轉zhuan子zi快kuai速su經jing過guo其qi臨lin界jie轉zhuan速su。驅qu動dong與yu增zeng速su齒chi輪lun箱xiang聯lian接jie，將jiang轉zhuan速su升sheng速su到dao轉zhuan子zi試shi驗yan要yao求qiu轉zhuan速su。

　　驅動係統中
，電機是動力源，提供驅動力
；通過增速齒輪箱提高轉速；增zeng速su齒chi輪lun箱xiang的de輸shu出chu與yu中zhong間jian軸zhou連lian接jie，中zhong間jian軸zhou裝zhuang置zhi作zuo為wei大da氣qi環huan境jing與yu真zhen空kong環huan境jing的de過guo渡du裝zhuang置zhi
，將jiang扭niu矩ju傳chuan遞di給gei試shi驗yan轉zhuan子zi，並bing帶dai動dong轉zhuan子zi高gao速su旋xuan轉zhuan，起qi到dao軸zhou向xiang連lian接jie的de作zuo用yong；同時具有調節軸向位移的功能(可軸向±40mm移動)，便於與試驗轉子的聯接，起到調節作用；配有盤車電機，具有盤車功能
；配有軸向止推軸承，可承受試驗轉子的軸向推力；設有動密封裝置，減少由大氣側泄露到真空艙內的空氣量等。

　　該方案全部采用西門子的整體驅動係統，包括電機、齒輪箱、聯軸器等連接到驅動總線的所有產品。機械傳動部分，設計統一、接口通用、標準一致
，因而功能集成簡單，機械標準一致，采用通用性產品，即可達到機械傳動效率最優
，能源效率高，節能效果更好。

　　上汽動平衡動力係統改進後，每根轉子的平均驅動能源成本大幅下降，節約成本達93%。以每年試車180根轉子，每年為企業節約資金1000萬元。使用西門子驅動方案後，在節能技術方麵，達到了國際領先水平。

　　縱向數據總線
，性能提升

　　超速動平衡驅動係統在升速、穩速
、反向製動等一係列技術性能方麵
，要求轉速平穩
，控製精準。在3000轉/分鍾時，誤差不超過2轉，誤差率小於千分之一。並可穩速升至最高轉速4350轉/分鍾。

　　經過調研，目前動平衡驅動係統中
，直流調速電機是主流，但直流調速係統存在兩個很大的弱點，一是係統龐大複雜，傳動鏈長
；二是係統的故障率高、維(wei)修(xiu)成(cheng)本(ben)高(gao)。而(er)最(zui)先(xian)進(jin)的(de)高(gao)壓(ya)交(jiao)流(liu)變(bian)頻(pin)技(ji)術(shu)

，裝(zhuang)置(zhi)體(ti)積(ji)小(xiao)
，效(xiao)率(lv)高(gao)
，還(hai)可(ke)以(yi)更(geng)容(rong)易(yi)地(di)實(shi)現(xian)各(ge)種(zhong)功(gong)能(neng)複(fu)雜(za)但(dan)在(zai)結(jie)構(gou)上(shang)簡(jian)單(dan)控(kong)製(zhi)方(fang)案(an)。同(tong)時(shi)可(ke)轉(zhuan)速(su)自(zi)調(tiao)整(zheng)
，抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)強(qiang)等(deng)優(you)點(dian)。但(dan)交(jiao)流(liu)電(dian)機(ji)國(guo)內(nei)外(wai)沒(mei)有(you)可(ke)參(can)考(kao)案(an)例(li)
，技(ji)術(shu)風(feng)險(xian)高(gao)。

　　西門子方案工程組態，驅動總成
，PLC控製器等全部基於西門子的全集成自動化TIA，xitongjiyutongyidexieyi，tongyongxinghao，meiyoujiekoubupipeidefengxian，xinxikeyifangbiandezaiqudongzongchenghekongzhiqizhijianchuanshu。gaoyajiaoliubianpintiaosujishuyaoqiukongzhixiaoguojingyiqiujing，shiyongzhengtixingqudongxitong，keyishiyongjiandandekongzhifangan

，qingsongdiliyongPLC控製器實現複雜的功能。

　　在動力係統改造過程中
，項目組充分體會到了該方案的優點。在係統調試階段，在3600轉/分鍾，4320轉/分鍾等關鍵轉速點上

，係統出現了劇烈的震動現象。西門子方案具有變量跟蹤、係xi統tong診zhen斷duan功gong能neng
，對dui係xi統tong驅qu動dong總zong成cheng和he控kong製zhi器qi所suo有you狀zhuang態tai進jin行xing直zhi觀guan的de診zhen斷duan。可ke以yi不bu用yong編bian程cheng，顯xian示shi基ji本ben信xin息xi和he實shi時shi信xin息xi

，大da大da提ti高gao調tiao試shi效xiao率lv。在zai遇yu到dao問wen題ti後hou
，借jie助zhu工gong具ju，僅jin花hua幾ji天tian時shi間jian

，便bian找zhao到dao問wen題ti原yuan因yin，排pai除chu了le困kun難nan，有you效xiao保bao證zheng了le係xi統tong的de性xing能neng。

　　采用雙電機串軸方案，可以在測試小轉子的時候使用任意一台電機，另一台電機無需啟動，提高了驅動係統的效率
；更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)當(dang)一(yi)套(tao)變(bian)頻(pin)器(qi)或(huo)是(shi)電(dian)機(ji)故(gu)障(zhang)時(shi)，即(ji)使(shi)測(ce)試(shi)大(da)轉(zhuan)子(zi)，也(ye)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)臨(lin)時(shi)調(tiao)低(di)某(mou)些(xie)參(can)數(shu)繼(ji)續(xu)保(bao)障(zhang)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)。從(cong)而(er)大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。這(zhe)些(xie)切(qie)換(huan)功(gong)能(neng)在(zai)調(tiao)試(shi)中(zhong)均(jun)一(yi)一(yi)試(shi)驗(yan)，客(ke)戶(hu)操(cao)作(zuo)員(yuan)隻(zhi)需(xu)要(yao)在(zai)屏(ping)幕(mu)上(shang)簡(jian)單(dan)操(cao)作(zuo)即(ji)可(ke)完(wan)成(cheng)各(ge)種(zhong)測(ce)試(shi)模(mo)式(shi)的(de)轉(zhuan)換(huan)。

　　西門子驅動上汽進入新境界

　　自從西門子正式進場的第一天起，分分秒秒都在與時間賽跑。由於準備充分
，加上各路人馬每天12個ge小xiao時shi以yi上shang的de立li體ti交jiao錯cuo作zuo業ye，動dong平ping衡heng改gai造zao進jin展zhan創chuang造zao了le速su度du上shang的de奇qi跡ji，一yi個ge個ge紀ji錄lu在zai大da家jia的de合he力li拚pin搏bo下xia誕dan生sheng。拆chai除chu原yuan有you汽qi輪lun機ji驅qu動dong係xi統tong龐pang大da的de裝zhuang備bei，僅jin用yong兩liang天tian時shi間jian
；將兩台4000千瓦高壓電機、精密齒輪箱、變頻控製係統等大型設備安裝就位
，隻花一星期
；全部完成所有設備的基礎改造、澆築、固定和調整，僅用一個月時間；油係統管路、水係統管路、電路、信號係統排管布線全部穿插進行

，沒有耽擱一天時間，現場安裝工作節奏之快，效率之高


，令人讚歎！

　　因為全套係統使用單一的供應商，可以避免出現故障後供應商“扯皮”現象，提升服務水平，有效提高故障解決速度。依托於西門子全集成環境
，降低了服務門檻，有效提升服務水平。

　　就此，上海汽輪機廠2011年3月-5月利用西門子方案，快速實現了超速動平衡試驗室驅動係統的升級改造。通過了200轉/分的升速、穩速和反向製動等一係列技術性能考驗，轉速平穩

，控製精準等技術考驗，達到國際領先的技術水平。轉速3000轉/分鍾時，控製誤差從±10轉降低到±1zhuan，dadaowuchadiyuqianfenzhiyi，shixianlechaogaodekongzhijingdu
，tongshitigaoletiaosuwendingxing
，bimianleranqilunjizhuanziliewendechansheng。shangqizongdonglishilibinxianshengshuo：“這(zhe)是(shi)我(wo)們(men)上(shang)汽(qi)廠(chang)自(zi)主(zhu)設(she)計(ji)建(jian)設(she)的(de)國(guo)內(nei)首(shou)台(tai)大(da)容(rong)量(liang)，高(gao)水(shui)平(ping)交(jiao)流(liu)變(bian)頻(pin)驅(qu)動(dong)超(chao)速(su)動(dong)平(ping)衡(heng)試(shi)驗(yan)裝(zhuang)備(bei)，技(ji)術(shu)裝(zhuang)備(bei)性(xing)能(neng)達(da)到(dao)國(guo)際(ji)先(xian)進(jin)水(shui)平(ping)，得(de)益(yi)於(yu)西(xi)門(men)子(zi)先(xian)進(jin)可(ke)靠(kao)的(de)驅(qu)動(dong)技(ji)術(shu)。”

　　係統改造前，每根轉子測試前的啟動時間便要2天
，而現在整根轉子的全部測試僅需0.5天即可完成。同時升速
、製動速度大大提高，85噸轉子製動時間由原來的2.5小時降低到0.5小時，轉速提升到3000轉/分鍾所花費的時間從40分鍾降低到僅需10分鍾
，並且實現轉速連續可調，率先達到了轉子測試完全定製，參數隨時輸入的國內首創測試水準
，大大提高了生產效率。

　　改造為上汽廠帶來了實實在在的經濟效益，每個轉子的試車成本顯著大幅降低。改造完成後，關閉蒸汽鍋爐以及冷卻水係統，節約20餘個勞動力

，經濟效益可觀。上汽李總坦言：“改造之後能耗降低了93%，每年可節約成本1000餘萬元。”

　　西門子的全集成驅動係統，使上海汽輪機廠獲得的不僅僅隻是驅動產品
，而是一個真正涵蓋整個驅動鏈的“一站式”解決方案，能夠提供實實在在的價值增值
，助力上汽躍升進入了節能工廠的新境界。