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高压变频器在煤矿主通风机设备上的使用
发布时间:2015-11-23 11:43:07 来源:
煤矿公司是我国用电大户,其出产所用的首要机电设备耗电所占其用电份额相当大,像矿井主通风机、压风机、主排水泵、主副井提高机及瓦斯泵站等大型机电设备(俗称“五大件”)用电负荷根本占到煤矿出产用电量的60%以上。

以2012年我国煤炭出产为例,全年产煤38.7×108 t,但全年用电量为376×108 kW˙h,用电量占全国用电量3.49%,吨煤用电成本仍比较国外高很多。从数据剖析来看,我国煤炭公司既是产能大户,一起也是耗能大户,但节能空间也潜力无穷。

1、变频器介绍

1.1变频器

跟着电子元器件科技水平不断开展,绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)被广泛运用,科技人员经过改动电机作业电源频率的方法来到达操控交流电动机的电力操控,即使得变频器顺畅诞生。变频器的构成单元首要有整流单元、滤波单元、逆变单元、制动单元、驱动单元、检查单元、微处理单元7个单元构成。变频器经过操控其内部IGBT开断来调整其输出电源的电压和频率,匹配电机实践需求的电源电压,然后到达节能及调速的意图。

1.2变频器的首要用途

变频器首要用在设备的大功率配套电机上,像大型风机,如煤矿主通风机、军工风动风机等设备,还有一些大型水泵,如煤矿主排水设备等。为能使在这些机械与电气设备中配套的电机满意运用请求,其功率参数通常挑选都留有必定裕量。当电机正常运转下,其正常功率在满意机械设备动力驱动外,剩余转矩造成了有功功率耗费,使得电能无端糟蹋。这些设备通常经过机械方法来满意所需功率请求,如风机经过调理机身进口或出口挡板、水泵经过调理进口或出口的阀门敞开角度等来调理风、水的流量、压力等参数,这些都是典型大马拉小车的配套方法。这种配套方法,经过人为添加阻力,并以糟蹋电能为代价来满意运用条件的做法,与我国节能减排及“十二五”计划各走各路。当电机运用变频调速时,只需经过下降风机或水泵的转速即可满意请求。

2、变频器在煤矿主通风中的运用

2.1风机变频改造计划

煤矿主通风机设备大多根据矿井用风满负荷进行设备选型,实践运用中,风机大多数时刻并未处于满负荷情况运转。选用变频器后可经过变频直接操控风机发动,运用变频器PID(份额积分微分操控)对电机进行调速以得到所需稳定风量,满意矿井不一样时段的风量需求。

2.2 风机变频调速节能原理

主通风机的转速从nl变为n2时,风量、风压及功率有以下公式:

Q2=Q1(n2/nl),(1)

H2=H1(n2/nl)2,(2)

P2=P1(n2/nl)3,(3)

式(1)~(3)中,nl、nl别离为变频前后的主通风机转速,r/min;Q1、Q2别离为变频前后的每分钟风量,m3/min;H1、H2别离为变频前后的风机风压,Pa;P1、P2别离为变频前后的风机功率,kW[1]。

由(1)~(3)式可知,风机风量与电机转速比成正比,风机风压与电机转速比的二次方成正比,风机功率与电机转速比的三次方成正比,因而,可推出表1数据。
表1 风机数据联系比要素表 %

流量转速压力功率节约能源

1001001001000

90908172.927.1

80806451.248.8

70704934.365.7

60603621.678.4

50502512.587.5

4040166.493.6

从表1风机数据联系比要素表中可看出:当工况时刻风量下调时,经过调理风机电机转速比可节约很多电能。如井下开辟延伸暂时需满负荷80%风量时,经过变频,仅需电机额定功率的51.2%就可满意井下运用,大约可节约近一半电量。假如选用机械调理方法,未选用变频技能,就白白耗费了很多电能。

2.3 主通风机选用变频后的长处

a) 选用变频器操控电机转速,撤销机械挡板等调理设备,节能作用显着;

b) 选用变频器操控电机,可低功率发动电机,完成了电机软启,防止对电网冲击;

c) 变频器具有过载、过压、过流、欠压、电源缺持平主动保护功用。

3、变频器在阳煤一矿主通风机中的运用

3.1国内变频器开展情况

整个高压变频器商场没有呈现继续爆发式增加,但我国变频器品牌已涵盖了简直一切范畴,相对国际品牌有无穷的价格优势。

这篇文章就合康变频在阳煤集团一矿中的运用做简略介绍及剖析。

3.2 合康变频器

合康变频公司成立于2003年,2006年变成高压变频器国家标准起草单位之一,其凭仗雄厚的技能实力、抢先的出产工艺,树立了国内变频节能和操控专家的形象,变成行业领军公司,其变频器首要分为高压及中低压变频器体系。

高压变频系列分为通用高压变频器和高性能高压变频器两大系列。其间,通用高压变频器经过调理电机转速完成节能意图,首要运用于电力、矿山、冶金、水泥、石化、市政等范畴的风机、泵类传动操控;高性能髙压变频器运用矢量操控及能量回馈技能,具有恒转矩、动态呼应快、调速精度高、调速规模宽、快速制动等特色,可完成负载制动时能量反应回电网,适用于矿井提高机、轧机、船舶驱动及高速机车主传动等高端范畴。这篇文章所述首要即是其通用高压变频器在煤矿主通风机中的运用。

3.3 合康变频器的运用

阳煤集团一矿主通风机选用轴流通风机,电动机发动方法选用变频最好。电动机发动时端子电压不只要确保通风机发动转矩请求,还需一起在配电母线上导致的压降不影响同一母线上其它用电设备正常作业,且电动机发动还须满意电动机制造厂的发动请求[2]。

该体系操控单元首要由变频电源柜(K1、K4)、变频器(BP1、BP2)、变频输出柜(K3、K6)、工频应急柜(K2、K5)四有些构成。体系中K1、K4电源柜是变频器单元供应单元,合闸则供给电源,断闸则断开电源;BP1、BP2为变频操控体系中心单元,别离对1号、2号主通风机电机进行调速;K3、K6变频输出柜首要起输出侧隔作用。K2、K3及K5、K6断路器别离彼此闭锁,非工况下禁止K2、K5合闸。在BP1、BP2变频器呈现故障或维修时,可闭合K2、K5完成同步主动切换功用,确保主通风机在工频情况下运转,不中止矿井通风需求(工频应急体系作为变频调速的后备体系)。该体系两套变频器,1个正常运用1台备用,变频运转时,对应工频应急柜有必要处于断开情况。

3.4 投用主通风机变频调速设备运用作用剖析

该矿选用合康HIVERT-Y06/600变频对主通风机规划,自投运以来,该变频器的运用收到了杰出作用。具体长处如下:

a) 减少了对电网的冲击,并一起具有软发动功用[3]。变频器运用使得电机发动电流不超其额定电流,发动时刻相应延伸,对电网无冲击,发动平稳,低速运转,风机的振荡、噪音和温度显着下降,延伸了电机及风机的运用寿命,进一步提高了主扇风机安全性;

b) 备用工况回路增强体系安全性。假如变频体系呈现故障,为确保风机不间断运转,可将其切换到工频运转,确保主通风机不断风;

c) 高压变频器选用单元串联多电平方法,谐波成分小,功率因数高。选用计算机进行进程操控,安全可靠,保护量小;

d) 节约用电作用显著。通常机械调风设备的首要通风机运转功率在55%以下,而选用变频调速设备后,风机功率可提高到78%以上,尤其在矿井基建中远景广阔。

4、结语

阳煤一矿主通风机选用变频技能后,风机发动速率更平稳,运转电流显着减小,具有很显着节约用电能力;一起完成电机软发动功用,防止了用工频发动时大电流大转矩对电网的冲击,不只延伸了电机等设备的运用寿命,也减轻了轴承磨损,提高了设备可靠性。在矿上通风机设备经过变频改造后,不只在性能上得到很大提高,且有利于完成主动化及无人值守。尽管变频改造需求很大成本,但改造费用可经过节约电费回收。