上海汽輪機廠（chǎng）被譽為“中（zhōng）國汽輪機搖（yáo）籃”，成立於1953年，是中國第一家設計與製造汽輪（lún）機的企業，以（yǐ）設計（jì）、製造火電汽輪機、核電汽（qì）輪機和重型燃氣輪機為主。在上（shàng）個世紀80年代後，開始快速發（fā）展，現在汽輪機產量世界第一，年產量超過（guò）36000萬千瓦，銷售額100億人民幣。超速動平衡（héng）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（shè）計的第一套高速動平衡（héng）試驗裝置，迄（qì）今（jīn）有近40年曆史（shǐ）。40年來超（chāo）速動平衡（héng）試車係統一直是上汽廠引以為豪的核心裝（zhuāng）備，一度是華東地區唯一（yī）能承擔大型轉子動平衡試車的專用裝備（bèi），幾十年來為汽輪機廠也為國家裝備製造業做出過（guò）重大的貢（gòng）獻。它由測量係統，真（zhēn）空（kōng）係統和驅動係統三部分組成（chéng）；其中驅動係統用（yòng）8MW凝汽式汽輪機，由三台20噸/小時的蒸汽鍋爐提供蒸汽來驅動汽輪機。每根轉子的試車的驅動能源成本（běn）遠（yuǎn）遠高於行業的平均（jun1）水平。由於係統（tǒng）龐大，成本高企，汙染嚴重，漸漸成為拖累企業發展的一樁“心病”。 

      高速動（dòng）平衡試驗是汽輪機質量的保（bǎo）證，是每個汽輪機轉子必須經過（guò）的生產過程。驅動係統是平衡（héng）試驗台的核心，為試驗（yàn）台提供（gòng）動力。其穩定運行是關鍵。驅動係統改造是一個複雜的工程，不僅涉及到供（gòng）電係統，冷卻水循環係（xì）統，電機，高（gāo）速齒輪箱等係統，還包括基礎設施的改（gǎi）造；未知因（yīn）素多。由（yóu）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（nián）隻有3月至5月這個期間，上海汽輪機廠的大部分轉子在加工途中，測試（shì）任務少，能否在這個期間（jiān）內完成動力係統的升級改造，是上汽動平衡選擇（zé）方案的關鍵因素（sù）。

      企業當時麵臨兩難選擇：改造超速動平衡試驗室的動力驅動裝置，一旦（dàn）驅動裝置不穩定，或者工期拖延有（yǒu）可能影響企業（yè）的全年（nián）生（shēng）產任務，影響經濟效益（yì）。不改造，能源成本過高（gāo），同時影響企業十二（èr）五的節（jiē）能減排（pái）指標的完成。蒸汽鍋爐還存在汙（wū）染嚴重，噪（zào）音擾民等嚴重影響企業社會（huì）聲譽的問題。

      當西門子把《動平衡測試平（píng）台驅動係統改造方案》提交（jiāo）到上海汽輪（lún）機廠領導麵前，上汽廠（chǎng）終於下定了改（gǎi）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（zhì）和2台4MW H-Compact PLUS高壓電機。齒輪箱選擇了（le）1台9MW 1:2.5具有（yǒu）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（fǔ）助齒輪（lún）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、運行在統一的環境，完美支持整（zhěng）個產品生命周期管理，特別是對（duì）設計和運行階段的完善支持。不必為不同係統（tǒng）的接口（kǒu）不匹配做額外的工（gōng）作，從而簡化參數設置、調試和診斷操作，最（zuì）終大大縮短組態時間，完全可以保障驅（qū）動升級（jí）在規定時間內完成。

      因此上海汽輪機廠做出了現在看來非常正確，而當（dāng）初意味著必須承受很（hěn）大壓（yā）力的（de）兩條決定，一是甘冒風險，采用當今最先（xiān）進（jìn）的高壓交流變頻調速技術；二是（shì）由（yóu）於（yú）國（guó）內沒有可以參考的項目，所以改造技術整（zhěng）體解決方案隻能依（yī）靠企業與（yǔ）西門子協作解決，這需要對西門子解決方（fāng）案擁有十二分（fèn）的信（xìn）心。

        在工程的實施過程，上汽動平衡更加體會到了西門子方案的優越性，由於所有方案都是西門子一家提供的，在實（shí）施過程中（zhōng），出現的所有技術問題（tí），西門子挺身而出，毫不推托，解決問題效率高。避免了以前多家企業參與的方案中，各家企業推（tuī）卸責任的問題，大大提高了安裝，調試的速度。

橫向驅動總成，能效提高

      超速動平衡試驗室要求驅動係統在低（dī）轉速下有較大的啟動扭矩，可快（kuài）速啟動，製動。在通過轉（zhuǎn）子臨界轉速時具有高扭矩功能，能使轉子快速經過其臨界轉速（sù）。驅動與（yǔ）增速齒輪箱聯（lián）接，將轉速升（shēng）速到（dào）轉子試驗（yàn）要求轉速。

      驅動係統中，電機是動（dòng）力源，提供（gòng）驅動力；通過增速齒輪箱提高轉速；增速齒輪箱的（de）輸出與（yǔ）中間（jiān）軸連接，中間軸（zhóu）裝置作為大（dà）氣環（huán）境與真空環境的過渡（dù）裝置，將扭矩傳遞給試驗轉子，並帶動轉子高速旋轉，起到軸向（xiàng）連（lián）接的作（zuò）用；同時具（jù）有調節（jiē）軸（zhóu）向位（wèi）移的功能(可軸向±40mm移動)，便（biàn）於與試驗轉子的聯接，起（qǐ）到調節（jiē）作用；配有盤車電機，具有盤車功能；配有（yǒu）軸向止推軸（zhóu）承，可承受（shòu）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（zǐ）的整體（tǐ）驅動係（xì）統，包括電機、齒輪箱、聯軸器（qì）等連接（jiē）到驅（qū）動（dòng）總線（xiàn）的（de）所有產品。機械傳動部分，設計統一、接口通（tōng）用、標（biāo）準一致（zhì），因而功（gōng）能集成簡單，機械標（biāo）準（zhǔn）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。

縱向數據總線，性能（néng）提升

      超速動平衡驅動係統在升速、穩速、反向製動等一（yī）係列技（jì）術性能方麵，要求轉速平穩，控製精準。在3000轉/分鍾時，誤差（chà）不超過2轉，誤差率（lǜ）小（xiǎo）於千分之（zhī）一。並（bìng）可穩速升至最高轉速4350轉/分鍾。

      經過調（diào）研，目前（qián）動平衡驅動係統中，直（zhí）流調速（sù）電機是主流，但直流調速係統存（cún）在兩個很大的弱（ruò）點，一是係統龐大複雜，傳動鏈（liàn）長；二是係統（tǒng）的故障率高、維修成本高。而最先進的高壓交流變頻（pín）技術，裝（zhuāng）置體積小，效率高，還可以更容易地實（shí）現各種（zhǒng）功能（néng）複雜但在結構上簡單控製方案（àn）。同時可轉速（sù）自調整，抗幹擾能力強等優點。但交流電機國內（nèi）外沒有可參考案例，技術風險高。

      西門子（zǐ）方案工程組態，驅動（dòng）總成，PLC控製器等全部基（jī）於西門子（zǐ）的全集成自動化TIA，係統基於統一的協議，通用性好，沒有接口不匹配的風險，信息可以方便的在驅動總成和控製器（qì）之（zhī）間傳輸。高壓交流變頻調速技術要求控製效果精益求（qiú）精（jīng），使用整體性驅（qū）動係統，可以使用簡單的控製方案，輕（qīng）鬆地（dì）利用PLC控製器實（shí）現複雜的功能。

      在動力係統改造過（guò）程中，項目組充分體會到了該（gāi）方案的優點。在係統（tǒng）調試階段，在3600轉/分鍾，4320轉/分鍾等（děng）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、係統診斷功能，對係統驅動總成和控（kòng）製器所有狀（zhuàng）態進行直觀的診斷。可以不用編程，顯示基本信息和實時信息，大（dà）大提高調（diào）試效率。在遇到問題後，借助工具，僅花幾天時間，便找（zhǎo）到問（wèn）題原因，排除了困難，有效保證了係統的性能。

西門子驅動上汽進（jìn）入新境界

      自從西門子（zǐ）正式進場的第一天起，分分（fèn）秒秒都在與時間賽跑。由於準備充（chōng）分，加上各路人馬每天12個小（xiǎo）時以上的立（lì）體交錯作業，動平衡改造進展（zhǎn）創造了速度上的奇跡，一個個紀錄在大家的合力拚搏（bó）下（xià）誕（dàn）生。拆除原有汽輪機驅動係（xì）統（tǒng）龐大的裝（zhuāng）備，僅用兩天時間；將兩台4000千瓦高壓電機（jī）、精密齒輪箱、變頻（pín）控製係統等大（dà）型設備安（ān）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（guǎn）路、電路、信（xìn）號係統排管布線全部穿插進行，沒有耽擱（gē）一天時間，現（xiàn）場安裝工（gōng）作節奏之快，效率之高，令人讚歎！

      因為（wéi）全套係統使用（yòng）單（dān）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（yú）西門子全集成環境（jìng），降低了服務門檻，有（yǒu）效提升服務水平。

      就此，上海汽輪機廠2011年3月-5月利（lì）用西門子方案，快（kuài）速實現（xiàn）了超速（sù）動平衡試驗室驅動係統的升級改造。通過了200轉/分的（de）升（shēng）速、穩速和反向製動等一係列（liè）技（jì）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（fèn）鍾時，控製誤差從（cóng）±10轉降低到±1轉，達到誤差低於千分之一，實現了（le）超高的控製精度，同時提高了調速穩定性，避免了燃氣輪機轉子裂（liè）紋的產生。上汽總動（dòng）力師李斌先生說：“這是我們上汽廠自主設計建設的國（guó）內首台大容（róng）量，高水平交流變頻驅動超速動平（píng）衡試（shì）驗裝備，技術裝備（bèi）性能達到國（guó）際先進水平，得益於西門子先進可靠的驅動技術。”

      係統改造前，每根轉子測試前的（de）啟動（dòng）時間便要2天（tiān），而（ér）現（xiàn）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（sù）度大大提（tí）高，85噸轉子製動時間（jiān）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（fèn）鍾，並且實現轉速連續可調，率（lǜ）先達到了轉子測試完全定製，參數隨時輸入的國內首創（chuàng）測試水準，大大（dà）提高了生產效率。

      改造（zào）為上汽廠帶來了實實在（zài）在的經濟（jì）效益，每（měi）個轉子的試車成本顯著大幅（fú）降低。改造完成後，關閉蒸汽鍋爐以及冷（lěng）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（dī）了93%，每年可（kě）節約成本1000餘萬元。”

      西門子的全集成驅動（dòng）係統，使上海汽輪機廠獲得的不僅（jǐn）僅隻是驅動產品，而（ér）是一個真正涵蓋整（zhěng）個驅動鏈的“一站式”解決（jué）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。