变频调速技术在选煤厂的应用.pdf

忌第1 1 7 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 5 2 7 9 8 ．2 0 0 9 ．0 7 ．0 1 8 变频调速技术在选煤厂的应用 王 雨 龙煤矿业集团七台河分公司设备租赁站，黑龙江七台河1 5 4 6 0 0 摘要近年来变频调速技术在国内发展异常迅速，应用领域遍及工业及民用的各个行业。文章介绍了变 频调速技术在选煤厂中风机、泵类上的应用及其优异的调速性能和节电效果。 关键词变频器；风机；泵；节电 中图分类号T D 6 1 1 ．3文献标识码B文章编号1 0 0 5 - 2 7 9 8 2 0 0 9J 0 7 0 0 3 6 - 0 2 我国现代化建设面临的当务之急是解决能源严 重不足，原材料消耗过大的问题。以单位国民经济 生产总值所消耗的能源来比较，我国是日本的4 ．5 倍，原西德的5 倍，美国的4 倍。要解决能源问题， 只有合理有效地开发能源的同时，减少能源的消耗， 把产值能耗降下来，才能节约能源。 选煤厂中风机、泵类占用电量的大部分，而且以 往在使用中是采用电机恒速 即电功率恒定 拖动 的。用阀门、挡板等方法调节流量。由风机、泵的特 性可知流量与拖动电机的转速成正比，压力与转速 的平方成正比，电功率与转速的立方成正比。因此， 如果改用改变电机转速的方法调节流量，风机和泵 的能耗就会大幅度降低，特别是低负荷运行情况下， 节能效果会十分显著。 1 交流变频器的应用 几年的生产实践中我们使用了艾默生F V 2 0 0 0 和罗克维尔 A B 及日产等型号变频器。下面以罗 克维尔 A B 2 2 C D 2 0 8 A 1 0 3 变频器为例介绍使用 情况 1 电路及特征。变频器的主电路为典型的 “交一直一交”电压型变频方式，其整流器采用可控 硅二极管整流，组成三相桥式整流器，以恒定的直流 电压供给变频器，直流侧并联大容量电容器，以缓冲 负载的无功功率。由S P W M 变频器承量调节输出 电压的脉冲宽度和频率，由既可调压又可调频的三 相交流电源，实现对三相异步电动机的变速运行。 2 接线与调试。变频器串联在空气开关与 电动机之间，电源端连接R 、S 、T ，负载连接U 、V 、w 。 F W D 、C M 远端控制运转命令端子 连接在外加的 时间继电器常开触点上，以达到在主回路接通数秒 后变频器启动的目的，C 1 ，1 1 取手操器4 2 0 m A 信 3 6 号实现变频器的远端控制，通过手操器可以根据工 况选择开环、闭环控制。 根据生产的情况和设备的情况，参照说明书设 定参数这里就不一一说明。为了避免调速时直流电 压过高跳闸，我们延长了加速、减速时间。转矩提升 模式和电影频率关系的谨慎选择可以防止电机在 低速区域温度过高。 2 经验总结 1 优点①具有优良的节能效果。②电机调 速平滑，启动电流极小，减少启动电流对电网的冲击 对电机绕组的损害，对拖动的机械也有好处。加装 变频器后电机与机械的检修工作量大幅下降，节约 了大量的维修费用和人力。③性能齐全，可根据需 要选择，组合使用方便。④操作简便，可就地操作， 也可远方操作。⑤提高自动化水平，减轻操作人员 的劳动强度，故障保护动作灵敏，增强了安全可靠 性。 2 缺点①一次性投入费用高，维修费用高； ②低速运行时电机降温效果不好，机体温度高，对绝 缘有损害；③部分保护动作过于灵敏影响生产的平 稳运行。 3 节能效益分析 在几年的使用中变频器创造了显著的节能效果。 以加压过滤机系统给料泵为例 给料泵型号1 0 0 Z J A I A S 0 ，Q 2 4 5m 3 ／h ， H 6 7m 配用电动机Y 3 1 5 S 一4 ／1 1 K WI 2 0 2A 变频器型号2 2 C D 2 0 8 A 1 0 3 安装变频器前给料泵在负荷系数0 ．9 情况下 运行，运行电流1 8 0A ，运行负荷9 9k W 。 收稿日期2 0 0 9 - 0 2 - 2 3 作者简介王雨 1 9 6 4 一 ，男，黑龙江七台河人，工程师，从事机电技术工作。 万方数据 2 0 0 9 年7 月王雨变频调速技术在选煤厂的应用第1 8 卷第7 期 加装变频器后，运行电流下降3 0 ％为1 2 6A ，功按七台河公司生产平均电价0 ．4 9 衫度计算， 率因数提高到0 ．9 2 。以此估算 给料泵运行功率 P D 4 3 U l c o s 妒7 ／J B P D 1 ．7 3 2 3 0 8 1 2 6 0 ．9 2 0 ．9 3 0 ．9 6 9k W 式中卢为负荷系数取0 ．9 ；叼为电动机效率 9 3 ％；c o s ‘p 为安装变频器后电动机运行功率因数。 加压过滤系统每天运行2 0h ，全年生产3 5 0d ， 可节约电能△形 A P T 9 9 6 9 3 5 0 2 0 2 1 00 0 0k W h 年节约电费 0 ．4 9 2 1 00 0 0 1 0 ．2 9 万元 几年来，我们在水泵和风机中陆续引进1 0 余台 变频器投入运行，节能效果很好，每台可节电3 0 ％ 左右。而且不包括节约的维修费用，在半年至三年 左右均可回收投资成本。 综上所述，变频器调速技术在选煤厂生产实践中 表现出优越的软启动和调速性能和明显的节能效果。 [ 责任编辑路方】 上接第9 页 从现场观测情况来看，1 5 。煤层节理裂隙比较发 育。这就使顶煤在矿山压力的作用下容易发生破 坏，有利于放顶煤开采。 2 ．4 采放高度比对顶煤冒放性的影响 采放高度比对顶煤冒放性的影响反映在两个方 面一是采面支架的反复支撑对顶煤的破碎作用；另一 方面采放高度比影响着顶煤冒落充分松散空间条件。 设开采高度为M ，其中采 割 煤高度为m 。，放 煤高度为叶，支架放煤口高度为 - 则M m ， 晰； 采放比K , n ／m 。o 顶煤冒落充分松散的必要条件为哺】 M 一 ’k ，。叶 7 将M m 。 r n ，m ， K m 。代入 7 式，得 K ／而7 ／, k 南 ㈣ 宣 ，一1 式中，k ，为煤的破碎松散系数。 当工作面的采放比大于上式的计算结果时，顶煤 将不能充分破碎松散，对放出不利。按采煤机割煤高 度2 ．5m ，支架放煤口高度为0 ．3m 低位大插板放煤 支架 ，煤的破碎松散系数为1 ．3 5 进行计算，则采放 高度比不宜大于2 ．5 。若割煤高度取2 ．5m 时，顶煤 厚度为1 ．7m ，顶煤厚度能满足顶煤充分破坏的要求。 2 ．5 煤层 顶煤 夹石对冒放性的影响 煤层夹石对顶煤冒放性的影响比较复杂，其影响 程度与夹石层的岩陛 即硬度 、层厚、层数及空间位置 有关。对于比煤软的夹石层，就相当于煤层的弱面，夹 石的存在有利于顶煤的破碎冒落和放出，增加了顶煤 的冒放性；而对于比煤硬的夹石，其对顶煤的冒放性就 有不利影响。开采实践证明№J ，其影响程度主要取决 于单层夹石厚度，当单层夹石厚度大于3 0 0n l m 时，煤 层的冒放性就将由夹石的性质所决定。 根据1 5 。煤层赋存的夹矸状况可知，煤层内一般 含有1 ～2 层夹矸，局部区域含有3 层，夹矸一般位于 煤层底板以上2 ～4m 范围，单层最大厚度为0 ．3 4m ， 岩性为炭质泥岩，单轴抗压强度为4 1 ．6M P a 。从煤 层夹矸的强度、厚度和位置来看，煤层夹矸均会对顶 煤的冒放性产生一定影响。但由于夹矸单层厚度相 对较小，从开采实践来看，夹矸对顶煤冒放性的影响 不会很大。 3 结语 1 从煤层强度来看，长治地区1 5 ’煤层强度 较低，顶煤具有良好的冒放性。 2 从煤层的节理裂隙发育情况及煤层赋存深 度来看，煤层的节理裂隙比较发育、煤层赋存深度在 顶煤的临界破坏深度范围内，也有利于顶煤冒放。 3 若割煤高度取2 ．5m 时，顶煤厚度为1 ．7m 时，顶煤厚度也满足顶煤的充分破坏的要求。 4 虽然煤层夹矸会对顶煤的冒放性产生一定 影响，但由于夹矸单层厚度相对较小，从开采实践来 看，夹矸对顶煤冒放性的影响不会很大。 综合以上分析，长治地区1 5 。煤层裂隙比较发 育，埋藏较浅，煤质较脆，赋存条件对综放开采适应 性较好，适用于建设大中型矿井放顶煤开采。 参考文献 [ 1 ]靳钟铭．放顶煤开采理论与技术[ M ] ．北京煤炭工业 出版社，2 0 0 1 ． [ 2 ]闫少宏，富强．综放开采顶煤顶板活动规律的研究与 应用[ M ] ．北京煤炭工业出版社，2 0 0 3 ． [ 3 ] 钱鸣高，石平五．矿山压力与岩层控制[ M ] ．徐州中国 矿业大学出版社，2 0 0 3 ． [ 4 ] 吴健．我国放顶煤开采的理论和实践[ J ] ．煤炭学 报，1 9 9 1 3 ． [ 5 ]吴 健．放顶煤开采的顶煤活动规律及矿压显现 [ C ] ／／第四届采场矿压研讨会论文集．1 9 8 9 ． [ 责任编辑路方] 3 7 万方数据 变频调速技术在选煤厂的应用变频调速技术在选煤厂的应用 作者王雨， WANG Yu 作者单位龙煤矿业集团七台河分公司,设备租赁站,黑龙江,七台河,154600 刊名 煤 英文刊名COAL 年，卷期2009，187 引用次数0次 相似文献10条相似文献10条 1.会议论文 张浩.赵小林.皮用言.李跃新 IGCT变频器在风机调速系统中的应用 2000 对功率半导体器件在高压变频技术的应用进行了论述.以某风机调速系统改造工程实例,说明了IGCT变频器的技术要求及结构特点.整个调速系统高效 、节能. 2.期刊论文 张学锋.卞莲芳.刘峰.陈峰.ZHANG Xue-feng.BIAN Lian-fang.LIU Feng.CHEN Feng 空冷器风机变频器 的DCS状态显示控制系统改造 -节能技术2006,244 空冷器风机在DCS系统中的状态只有正常运行显示,没有停机或者故障显示,变频器保护停机后的再启动的时间间隔将会引起系统操作参数波动,影响 产品质量和正常生产.针对这种情况将变频参数优化与控制线路改进,使空冷器风机变频器保护停运时,DCS系统能显示空冷器风机停运并发出报警信号,重 新启动时间由原来3 min减少到5 s以内,大大缩短了空冷器风机启动时间,解决了空冷器风机停运对装置造成的影响,确保了生产的连续平稳运行. 3.会议论文 白胜东.肖旭峰.蔡洪亮 变频器在循环水冷却塔风机上的应用 2006 大庆石化总厂化工厂循环水场有三台冷却塔风机，采用的控制方式是正反转两地全压起动。变频器在循环水冷却塔风机上的应用是企业回报率高的 良好方案,也是化工厂实现节能的必由之路。本文分析了该厂循环水冷却塔风机运行中存在的问题，提出了改进的方法，介绍了变频器应用的效果，探讨 了经济效益。 4.学位论文 徐艳峰 变频器在冷藏库风机控制中的应用 2008 近年来，由于人们生活水平的提高，对于食品的冷藏保鲜技术要求随之提高，冷库数量也逐渐增多。在大型高温冷库中，由于所储藏的果品等对温 度控制要求较高，同时为便于管理，一般要求采用计算机监控系统。技术的革新带动着制冷行业进入了新的发展阶段，冷藏库风机的控制已经不再局限 于简单的自动起停，它所追求的是控制精度更高、更节能的控制方法。 在常规的冷藏库风机全自动控制系统中，风机基本上采用工频运行。这种控制方式的缺点是冷风机根据库温设置温度上下限控制开停，这样会造 成温度波动较大，无法满足部分恒温库的使用要求；在冷藏库没有满负荷使用的情况下，工频控制冷风机会造成电能的浪费。为此可以采用风机变频运 行来保证冷库温度，一方面，风机变频运行能够保证库温波动尽可能小，从而满足恒温冷库的需求；另一方面，供冷负荷可以跟随所需冷量平滑调节 ，从而提高了能效比。 本文以大连冷冻机厂简称大冷食堂冷藏库项目为例详细分析了风机工频、变频控制的基本原理和设计思路，为了与工程实际相结合，设计时还考 虑了上位机监控系统，采用北京亚控组态王软件作为人机界面。为了保证通讯系统地可靠性，专门研究了RS485通讯理论和modbusRTU通讯协议。考虑到 建设成本及实际工程的需要，本工程选用施耐德ATV21系列经济型变频器实现风机变频控制，同时采用冰山嘉德公司的专用冷库控制器RCU11实现风机工 频自动控制。采用两种控制方案互为备用，一方面为了保证冷库能够正常使用，另一方面也为了比较风机工频和变频运行的制冷效果及耗电情况。通过 对大冷食堂冷藏库三个多月的数据统计发现，风机变频控制的冷藏库比工频控制节约电能11％以上。 5.期刊论文 杨永洪 变频器在风机中的应用 -科技信息2009,““4 本文就变频器在风机中的应用进行分析,并对变频器在风机使用中常见的故障及应对措施进行探讨,以求提高变频器的安全、节能运行水平. 6.期刊论文 冯伟.董琳琳.FENG Wei.DONG Lin-lin 变频器在冷却塔风机上的应用 -聚酯工业2005,184 介绍了变频器在冷却塔风机系统改造中的应用.经过改造,克服了风机起动电流大的弱点,保证了电气设备安全可靠运行,而且能随温度变化调节风机 转速,节约了电能. 7.期刊论文 王云龙.姜华 变频器应用于矿井主扇风机的经济技术分析 -煤矿机电2001,““6 矿井主扇风机设计裕量大文中泛指离心式风机,采用增阻调节浪费大量电能.通过异步电机几种调速方案的比较、论证,阐述了变频调速的先进性、 可靠性和经济性,分析了风机常见几种变频调速方式的优缺点,并对变频器的选用进行了客观评价. 8.会议论文 康鹏 变频器在300MW空冷机组空冷风机的应用与维护 2005 变频器的发展十分迅速，在工业领域里应用日益广泛.随着变频器技术的不断成熟，价格日趋降低，加之人们对变频器使用价值的认同，变频器调速 系统，将越来越发挥出巨大的作用。相对传统的控制方法，变频调速显示出了很大的优越性。因为对电动机进行速度控制由于所需动力与扭矩的二次方 成比例的减少，从而能实现大幅度的节电效果。本文主要讲述漳山300MW空冷机组中空冷变频器的应用与控制及其维护。 9.会议论文 齐兆金 Espero-M型络筒机机头风机加装变频器 2008 某公司于2000年先后引进意大利SAVIO公司生产的Espero-M型络简机7台和ORION型络筒机15台.使用过程中发现,与ORION型络筒机相比,Espero-M型络 筒机用电功耗明显偏高。在生产相同品种情况下,Espero-M型络筒机用电17.5kWh,而ORION型络简机则只用电11.95kWh。经对比分析发现,与0R10N型 络筒机相比,Espero-M型络筒机功耗最大的是机头负压风机。该风机负压高达7000Pa电压220V,频率50Hz,比ORION型络筒机高出2000Pa。针对这一情况 ，在Espero-M型络筒机上试装了一台15kW变频器，将机头负压风机的电机频率降为40Hz,整机负压由7000Pa降为5000Pa，设备生产效率无明显变化，用电 量降为13.5kWh。本文介绍了使用与维护过程中应注意的事项，ESPERO型络筒机机头负压风机安装变频器后能够大幅降低用电量，减少设备故障率，延 长电机使用寿命，促进企业经济效益的提高。 10.期刊论文 郭怡.吴素珍.吕文娟.GUO Yi.WU Su-zhen.Lu Wen-juan 变频器在风机运行中的节能分析 -郑州经济 管理干部学院学报2007,223 风机的风量控制过去多采用鼠笼式异步电动机拖动,需要调节风量时就调节挡风板.这种控制方法虽然简单,但极不经济.依据风机的工作特性,采用变 频调速较为合理.通过比较变频器变速法和恒速关风门法两种方法节能的近似计算可知,使用变频器调节不仅能获得显著的节能效果,而且能方便地实现平 滑的无级调速,准确地控制风量,满足生产工艺的特殊需要. 本文链接 下载时间2010年6月3日