上海汽輪機（jī）廠被譽為（wéi）“中國汽輪機搖籃（lán）”，成立（lì）於1953年，是中國第一家設計與（yǔ）製造汽輪機（jī）的企業，以設計、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（shì）紀80年代後，開始快速發展，現在汽輪（lún）機產量世界（jiè）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（yòu）的轉子，支持600 MW、1000 MW、1200 MW轉子試車（chē），可試車（chē）超超（chāo）臨界機組，轉子最大重量200噸。

      改造前上（shàng）海汽（qì）輪機廠的試（shì）驗平台是國內自主研發設計的（de）第一套高速動平（píng）衡試驗裝置，迄今有近（jìn）40年曆（lì）史。40年來超速（sù）動平衡試車係統一直是上汽廠引以為（wéi）豪的（de）核（hé）心裝備，一度是華（huá）東地區（qū）唯一能承擔（dān）大型轉子動平（píng）衡試車的（de）專用（yòng）裝備，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，真空係統和（hé）驅動係統三部分組成；其中驅動係統用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（yuán）成本遠（yuǎn）遠高於行（háng）業（yè）的平均水平。由於係統龐大，成（chéng）本高企（qǐ），汙染（rǎn）嚴重，漸漸（jiàn）成為拖累企業發展（zhǎn）的一樁（zhuāng）“心病”。 

      高速（sù）動平衡試驗是汽輪機（jī）質量的保證，是每個汽輪機轉子必須經過的（de）生產過程。驅動係統是平衡試驗台的核心，為試驗台提供動力。其穩定運行是關鍵。驅動（dòng）係（xì）統改造是一個複雜的（de）工程，不僅涉及到供電係統，冷卻水循環（huán）係（xì）統，電機，高速齒輪箱等係統，還包括基（jī）礎設施的改造；未知因素多。由於技術風險極高，如果沒有十分（fèn）把握，不（bú）敢貿然行動，因而長期拖延。

      加（jiā）之每年隻有3月至5月這個期間，上海汽輪（lún）機廠的大（dà）部分轉子在加工途中，測試任務少，能否在這（zhè）個期間（jiān）內（nèi）完成動力係統的升級改造，是上汽動平衡選擇方案的關鍵因（yīn）素。

      企業（yè）當（dāng）時麵臨兩難選擇：改造超速動平衡（héng）試驗室的動（dòng）力驅動裝置，一旦驅動裝置不穩定，或（huò）者工期拖延（yán）有可能影響企（qǐ）業的全年生產（chǎn）任務，影響經濟效（xiào）益。不改造（zào），能源成本過高，同時影響企業十（shí）二（èr）五的節能減排指標的完成。蒸汽鍋爐還存在汙染嚴重，噪音擾民等（děng）嚴重影響企業社會聲譽的問題。

      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（chǎng）領導麵前，上汽廠終於下定了改造的決心。該解（jiě）決方案中大（dà）型傳動係統選擇了（le）2台5MW SINAMICS GM150變頻調速裝置（zhì）和2台4MW H-Compact PLUS高壓（yā）電機。齒輪箱選擇了1台9MW 1:2.5具（jù）有調節裝置的定製弗蘭德齒輪箱。還有3台定（dìng）製的高性能絕緣聯軸器，1台定製的（de）輔助齒輪箱。自動控製係統使用了SIMATIC S7-300 PLC和WinCC係統。整（zhěng）個方案全部采（cǎi）用西門子產品，使用通用的軟件，標準的服（fú）務，設計、運行在統（tǒng）一的環（huán）境，完美支持整個產品生命周期管理，特別是對設計（jì）和運行階（jiē）段的完善支持。不必為（wéi）不同係統的接口（kǒu）不（bú）匹配做額外的工（gōng）作，從（cóng）而簡化參數設置（zhì）、調試和診斷操作，最（zuì）終大大縮短組態時間，完全可以保障驅動升級在規定時間（jiān）內完成。

      因此上海汽輪機廠做（zuò）出了現在看來非常正確，而當（dāng）初意味著必須承受很大壓力的兩條決定，一是甘冒風（fēng）險，采（cǎi）用當今最先進的高壓交流變頻調速技術；二是由於國內沒（méi）有可以參考的項目（mù），所（suǒ）以改造技術整體解決方案隻（zhī）能依靠企業與西門子協（xié）作解決，這需要對西門子解決方案擁有十二（èr）分的信（xìn）心。

        在工程的（de）實施過程，上汽動平衡更加體會到了西門子（zǐ）方案的優越性，由（yóu）於所有方案都是（shì）西門子一家提供的，在實施過程（chéng）中，出現的所有技術問題，西門子挺身而出，毫不推托，解決問題效（xiào）率高。避免了（le）以前多家企業參與的方案中，各家企業（yè）推卸責任的問題，大大（dà）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（qiú）驅動係統在低轉速下有較（jiào）大的啟動扭矩，可快速啟動，製動。在通過轉子臨界轉速時具（jù）有高扭矩功能，能使轉子快速（sù）經過其（qí）臨界轉速。驅動與增速齒輪箱聯接，將轉速升速到轉子試驗要求轉速（sù）。

      驅動係統中，電機是動（dòng）力源，提供驅動力；通過增速齒輪箱提高轉速；增速齒輪箱的輸（shū）出與中間軸連接，中間軸裝置作為大氣環境與真空（kōng）環境的過渡裝（zhuāng）置，將扭（niǔ）矩傳遞給試驗轉子，並帶（dài）動轉子（zǐ）高速旋轉，起到軸向連接的作用；同（tóng）時具有調節（jiē）軸向位移的功（gōng）能(可軸（zhóu）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（tuī）軸（zhóu）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（kōng）艙內的空氣量等。

      該方案全部（bù）采用西門子的整體驅動係統，包（bāo）括電（diàn）機、齒（chǐ）輪（lún）箱、聯軸（zhóu）器（qì）等連接到驅動總線的（de）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（néng）集成（chéng）簡單，機械標準一致，采用通用性產品，即可（kě）達到機械傳動效率最優，能源效率高，節能效（xiào）果更好。

縱向數據總線，性能提升

      超（chāo）速動平（píng）衡驅動係統（tǒng）在升速、穩速、反向製動等一係列技術性能（néng）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（yī）。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（liú）調速係統存在兩個很大（dà）的弱點，一是係統龐大複雜（zá），傳動鏈長；二是（shì）係統的故障率高、維修成本高。而最（zuì）先進的高壓交流變頻技術，裝置體積小，效率高，還（hái）可以更容易地實現（xiàn）各（gè）種（zhǒng）功能複雜（zá）但在結構上簡單控（kòng）製方案。同時可轉速自調（diào）整，抗幹擾能力強等優點。但交流電機國內外沒有可參考案例，技術風（fēng）險（xiǎn）高。

      西（xī）門子方案工程（chéng）組態，驅動總成，PLC控製器等全（quán）部基於西門子的全集成（chéng）自動化TIA，係統基於統一的協議，通用性好，沒（méi）有接口不匹配的風險，信息可以方便的在驅動總成（chéng）和控製器之間傳輸。高壓交（jiāo）流變頻調速技術要求控製（zhì）效果精益求精，使用整體性驅（qū）動係統，可以使用簡單的控製方案，輕鬆地利用PLC控製器實現複雜的功能。

      在動力（lì）係統改造過程中，項目組充（chōng）分體會到了該方（fāng）案的優點（diǎn）。在係統調試階段，在3600轉/分鍾，4320轉/分鍾等關鍵轉速點（diǎn）上，係統出現了（le）劇烈的震動現象。西門子方案（àn）具有變量跟蹤、係統診斷（duàn）功能，對係統驅動總成和控製器所有狀態進行直觀的診斷。可以不用編程，顯示基本信（xìn）息和（hé）實時信息，大（dà）大提高調試效率。在遇到（dào）問題後，借助工具（jù），僅花幾天時間，便找到問題原因，排除了困難，有效保證了係統的性能（néng）。

西門（mén）子驅動上汽進入新（xīn）境界

      自從西門子正式進場的第一天起，分（fèn）分秒秒（miǎo）都在與時間賽（sài）跑。由於準備充分，加上各路人馬每天12個小時以上（shàng）的立體交錯作業，動平衡改造進展創造了速（sù）度上的奇跡，一個個紀錄（lù）在大家的合力拚搏（bó）下誕生。拆除原有汽輪機驅動（dòng）係統龐大的裝備，僅用（yòng）兩天時間；將兩台（tái）4000千瓦高壓電機（jī）、精密齒輪箱、變頻控製係統等大型設備（bèi）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（quán）部穿插進行，沒有耽（dān）擱一天時間，現場安（ān）裝工作節奏之快，效率（lǜ）之（zhī）高，令（lìng）人（rén）讚歎！

      因為（wéi）全套係統使用單一的供應（yīng）商，可以避免出現故障後供應（yīng）商“扯皮”現象，提升服務水平，有效提（tí）高故（gù）障解決（jué）速度。依托於西門子全集成環境，降低（dī）了服（fú）務門檻，有效提升服務水（shuǐ）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（shì）驗室驅動（dòng）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（yī）係列技術性能考驗，轉速（sù）平穩，控製精準等技術考驗，達到國際領（lǐng）先的技術水平。轉速3000轉/分鍾時，控製誤（wù）差從±10轉（zhuǎn）降低到±1轉，達到誤差低於千（qiān）分（fèn）之一，實現了超高的控製（zhì）精度，同時提高了調速（sù）穩定性，避免了燃氣輪機轉子裂紋的產生。上汽總動力師李（lǐ）斌先生說：“這是我們上汽廠自主設計建設的國內首台大容量，高水平交流變頻驅動超速動平衡試驗裝備，技術裝備性（xìng）能達到（dào）國際先進水平，得益於西門子先進可靠的驅（qū）動技術。”

      係統改（gǎi）造前，每根（gēn）轉子測試（shì）前的啟動時間便要2天，而現在整根轉子（zǐ）的全部測試僅需0.5天即（jí）可完成。同時（shí）升速、製動速度（dù）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（shí），轉速提（tí）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（bìng）且實現轉速連續可調，率（lǜ）先達（dá）到了轉子測試完全定製，參（cān）數隨時輸入的國內首創測試水準，大大提高（gāo）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（chéng）本顯著大幅降（jiàng）低（dī）。改造完成後，關閉蒸汽鍋爐以及冷卻水係統，節約20餘（yú）個勞動力，經濟效益可觀（guān）。上汽李總坦言：“改（gǎi）造（zào）之後能耗降低了93%，每年可節約成（chéng）本1000餘萬元。”

      西門子的（de）全集成驅動係統，使上海汽輪機廠獲得的不（bú）僅僅隻是（shì）驅動產品（pǐn），而（ér）是一個真正涵蓋整個驅（qū）動鏈的“一站式”解決方案（àn），能夠提供實實（shí）在在的價值增值，助力上汽躍升進入了節能工廠的新境（jìng）界。