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合康高壓變頻器(6kV~10kV)在礦井主扇風機上的應用

發布時間:2013/5/23

國陽二礦維運區  崔曉輝

內容摘要:著重介紹了HIVERT型高壓變頻器在北茹風機改造中的重要作用。以及合康高壓變頻器在安裝使用過程中,提出的一些建議。

關鍵詞:風機  高壓變頻器

一、引言

主扇風機是礦山企業為礦井送風的主要設備。設備性能的優劣直接影響著礦井安全生產和經濟合理運行狀況。目前,國陽二礦維運區北茹風機房使用兩臺軸流式風機,風機型號為AGF 606 -3.2-2.0-2,其電機型號為Y9001-8。之前由于傳統設計等因素的影響,導致我礦風機存在效率低、能耗高、“大馬拉小車”的現象。為此,采用高壓變頻器對軸流式風機電機進行調節,實現節能降耗的總體目標。

二、HIVERT型高壓變頻器在主扇上的應用

1、主扇風機

國陽新能二礦共有5臺主扇風機運行,南山風機、外南溝風機、桑掌風機、龍門風機、北茹風機,啟動方式分別為頻敏電阻啟動、可控硅勵磁啟動、軟啟動、直接啟動、可控硅勵磁啟動。

2、北茹主扇風機變頻改造

大型同步電動機的啟動是個相當復雜的問題。如果用減壓啟動,不但需要很大的變壓器、電機結構又相對復雜,且啟動對電網有較大的沖擊。原北茹風機采用同步電動機可控硅勵磁啟動,F北茹更換為AGF 606 -3.2-2.0-2型風機,采用三相異步電動機變頻啟動。變頻器為北京合康億盛變頻科技股份有限公司生產的HIVERT-Y 06/500型高壓變頻器(如圖1所示)。

圖1 北茹風機房高壓變頻器

北茹使用合康高壓變頻器啟動風機(如圖2),首先確認配電室母線已得電,合上變頻受電開關,操作變頻啟動柜按鈕,之后合上切除變頻柜開關,實現風機啟動。變頻器啟動風機,通過對輸入電動機電壓電流的調節控制,提高了風機滿載運行功率因數,節約電能,減小啟動對電網的沖擊。

圖2  電動機啟動一次接線圖

3、變頻器的重要作用

(1)變頻器節能

變頻器調速節能的原理:

圖3中曲線為恒速n1下H=f(qv)曲線,其與h=f(qv)交與A點,對應風量qv1。此時風機軸功率PF與矩形qv1AH10的面積成正比。若欲將風量減半,使用擋板控制時,則新的h0=f(qv)曲線與H=f(qv)曲線相交于B點,此時風機軸功率PF正比與qv1AH10的面積。由圖可見,兩者面積相差不大。如果采用調速方法將風機轉速降為n2,對應的h0=f(qv)與H0=f(qv)曲線相交與C點,此時與風機軸功率PF成正比的矩形的面積qv2CH30明顯減少。這說明軸功率下降了很多,節能效果十分明顯。

(2)變頻器特點

高壓變頻器的功率單元進行了模塊化設計,使日常維護工作更加方便。合康變頻器的輸出電此變頻器的轉矩提升功能,提升了風機低頻運行時的輸出電壓,提高了低頻運行時的輸出轉矩。轉速(飛車)啟動功能,實現電機在旋轉中再啟動,滿足了生產過程中對連續性的要求。此變頻器具有瞬時停電功能,逆變可以充電,保證電網系統在瞬間掉電時仍可以正常運行。改造后,具備同步投切功能,實現電機在電網與變頻之間“無擾動”切換,減小了對風機及電網的沖擊。變頻器人性化設計,人機界面操作容易,功能強大。

HIVERT高壓變頻器還具有以下保護功能、特性:

①通過高壓變頻器還可以具有缺相保護;

②過壓保護;

③過熱保護;

④限流功能;

⑤控制電源故障連鎖保護;

⑥控制電源雙路冗余;

⑦功率單元與控制器光纖通訊,完全電氣隔離;

⑧系統閉環運行,可由用戶設定的現場被控量(比如壓力、溫度等)的期望值,來自動調節電機轉速。

三、技術探討

在北京合康公司生產的HIVERT-Y 06/500型高壓變頻器安裝使用過程中,我們發現并總結了一些此變頻器在實際運用中出現的問題,共同探討。

1、啟動柜中增加變頻器受電開關,實現變頻器自控一體化。建議啟動柜可設計為雙層,上層為變頻器受電柜(包括綜合保護裝置),下層為啟動柜。

2、用于大功率設備的高壓變頻器,可增加“自動化集成監控系統”。實現高壓電源接入時,在控制器上可看到實際電壓的顯示,在液晶屏上能看到“ABC”圖標顯示,說明高壓已接入,并且可保證相序正確。

3、實際風機運行中,變頻運行在20Hz~25Hz時,工頻柜綜合保護裝置動作報警。根據現場分析,變頻器輸出電流經過星點柜進入工頻保護裝置,變頻器內電流存在差流。

4、變頻器與風機連接過程中,發現接口模塊有許多重復接口。建議可根據用戶需求定做接口模塊,節約成本。

5、增加能夠監控風機風量的自動監控裝置,在變頻器閉環運行時可根據風量自動調節頻率,節能效果更顯著。

6、在變頻器輸出一次回路中增加短路裝置,以避免由于電動機故障造成變頻器內單元爆炸,使故障進一步擴大。

7、由于IGBT在導通過程中“+、-”變化,實際監視中,電動機輸出功率參數和數值跳躍大不能夠穩定在基本參數內,應加裝恒流穩定變送器,使監控更加完善。

8、為了更好的監測節能效果,建議在變頻器中增加一套節能效果比較系統,最好能夠打印數據。

9、通過北茹風機改造,我們對北京合康高壓變頻器有了一定了解,建議合康公司生產SVG設備,為供電系統安全節能提供更多的產品支持。

四、小結

改造風機采用變頻技術后,風機啟動速率更平穩,運行電流明顯減小,具有很明顯的節電能力。用高壓變頻器后,啟動頻率低、轉速低,電流小且平穩,實現軟啟動。避免了用工頻啟動時的大電流大轉矩對電機、電纜、開關及機械設備的不利沖擊,不僅延長了電機等設備的使用壽命,也減輕了軸承的磨損,提高了設備的可靠性。

HIVERT-Y 06/500型高壓變頻器自投運以來,既保證了裝置的安全平穩運行,又節約了能耗,可見在風機上推廣使用變頻器具有很大潛力,可以帶來很好的經濟效益和社會效益。

 

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