李志強(qiáng)

前言

本文介紹了風(fēng)光牌高壓變頻器在正興煤業(yè)主扇風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用情況。根據(jù)實(shí)際運(yùn)用效果來看，高壓變頻器能有效地改善煤礦主扇風(fēng)機(jī)設(shè)備的調(diào)速節(jié)能效果，并且有助于提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

1、風(fēng)機(jī)的用電現(xiàn)狀

能源關(guān)系著國計(jì)民生，是不可或缺的，我國正處于社會(huì)主義建設(shè)的初級(jí)階段，其中經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)能源的需求量很大，能源的供不應(yīng)求會(huì)制約經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展。國務(wù)院針對(duì)能源方面提出“節(jié)約與開發(fā)并重”的政策，其具體內(nèi)容是把節(jié)約能源與解決能源作為技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。

據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，在全國有將近有1500萬臺(tái)電動(dòng)機(jī)，作用在壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備上，其用的電量比例為全國的50%左右，大部分電動(dòng)機(jī)的電能利用率較低，若能夠?qū)⑺鼈兊碾娔芾寐侍岣?0%到15%，那么我國每年可節(jié)約300億千瓦的電量。

在設(shè)計(jì)的過程中計(jì)算管網(wǎng)的阻力是很困難的，鑒于在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中有可能發(fā)生各種意想不到的問題，一般情況下選擇風(fēng)機(jī)型號(hào)的依據(jù)是最大風(fēng)量和風(fēng)壓裕度，但是在實(shí)際中，想要選擇到合適的風(fēng)機(jī)的可能性很小，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)的型號(hào)以及系列都是有限的，故在選擇時(shí)都是按照接近原則進(jìn)行選擇的。故要想滿足生產(chǎn)工藝對(duì)風(fēng)量的要求，我們只有一種方法，那就是節(jié)流調(diào)節(jié)法。具體的操作就是在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)開大或者開小風(fēng)門或者風(fēng)道擋板的程度來決定風(fēng)量的多少，外加人為刻意的去增加阻力，加強(qiáng)管道系統(tǒng)的損壞。

2、用戶介紹

截至2012年，貴州大西南礦業(yè)有限公司騰龍國照煤礦一直使用渦輪式通風(fēng)機(jī)（70B2）作為通風(fēng)設(shè)備。渦輪式通風(fēng)機(jī)不僅效率低（最高只能達(dá)到60%）而且能量損失大。其中效率低影響渦輪通風(fēng)機(jī)的調(diào)速運(yùn)行，通過控制風(fēng)量和風(fēng)壓來達(dá)到調(diào)速的目的，而對(duì)葉片角度的調(diào)整能夠達(dá)到此目的，此煤礦在選擇通風(fēng)設(shè)備的型號(hào)時(shí)，預(yù)留的了比較大的余量，并且風(fēng)機(jī)很少在滿負(fù)載運(yùn)行。

新型礦井節(jié)能風(fēng)機(jī)是湖南湘潭平安風(fēng)機(jī)開發(fā)的。該機(jī)型是雙級(jí)葉輪軸流通風(fēng)機(jī)，他的葉片是由鋁合金構(gòu)成的，非常的安全。型線是機(jī)翼型扭曲式，可以看到的角度是20度到50度之間。在需求反風(fēng)的情況下。我們可以直接反轉(zhuǎn)通風(fēng)機(jī)，而不是調(diào)整他的其他任何裝置。裝置最高靜壓效率達(dá)86.5%。此類風(fēng)機(jī)的裝置靜壓效率比老式風(fēng)機(jī)70B2提高近14%，并且產(chǎn)品的高效區(qū)域比較寬廣。

2.1性能特點(diǎn)

（1）操作系統(tǒng)是windows系統(tǒng)，且界面語言是中文，顯示屏為彩色液晶觸摸屏；

（2）不需要濾波就能達(dá)到要求，不僅風(fēng)機(jī)的輸出波形是階梯正弦PWM型的曲線，而且產(chǎn)生的諧波也是很少的，一定程度上能夠減少對(duì)設(shè)備的震動(dòng)，輸入的功率因素比較高，不需要其他補(bǔ)償裝置，線纜足夠長。

（3）功率電路模塊化設(shè)計(jì)，維護(hù)簡(jiǎn)單；

（4）高壓主回路與控制器之間為光纖連接，安全可靠；

（5）有比較精確和靈敏度非常高的故障診斷電路、保護(hù)裝置、報(bào)警裝置，非常地安全。

（6）設(shè)置參數(shù)的功能比較齊全完善，能夠適用與多種場(chǎng)合。

（7）變頻器內(nèi)部已經(jīng)放置了能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制功能的PLC，更加的自動(dòng)化，可以用于很多的場(chǎng)景，并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制，不過實(shí)地操作也是可操作的。

（8）可以容納和流通零到五伏和四到二十毫安的工業(yè)公認(rèn)訊號(hào)，而且還能制定個(gè)性化、根據(jù)客戶需求的與眾不同的定制。根據(jù)用戶的個(gè)性化定制，譬如增加PID調(diào)節(jié)器。

2.2主回路控制的改造方法

變頻調(diào)速系統(tǒng)一般有以下幾部分組成：旁路柜、操作控制柜、變壓器柜、變頻單元柜。其中變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)全面保護(hù)，所以使用變頻器很安全、放心，而且在還有旁路柜的保護(hù)作用，雙管齊下，更加的安全可靠運(yùn)行，不會(huì)受到其他外界的干擾破壞。

D：710kW/10kv異步電動(dòng)機(jī)

DL：用戶高壓真空斷路器

BPQ：JD-BP38-710F高壓變頻器

K1、K2、K3：高壓變頻器內(nèi)置高壓隔離開關(guān)

旁路柜一定得和前一級(jí)高壓斷路器也就是DL連鎖，斷路器合閘連通電路時(shí)，堅(jiān)決不可以打開旁路隔離開關(guān)和變頻輸出隔離開關(guān)，為了防止這種拉弧現(xiàn)象的產(chǎn)生，同時(shí)保證了施工人員和機(jī)械設(shè)備的安全。

2.3工作過程

開啟進(jìn)風(fēng)閥→開啟電源開關(guān)→變頻通電→旋轉(zhuǎn)電位器→變頻得到模擬量控制信號(hào)輸電→電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)→繼續(xù)旋轉(zhuǎn)電位器 →電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率增加→電機(jī)轉(zhuǎn)速增加→當(dāng)達(dá)到工作風(fēng)量風(fēng)壓時(shí)→電位器旋轉(zhuǎn)停止→電機(jī)運(yùn)行在工作頻率上。當(dāng)用風(fēng)量減少時(shí)→反旋電位器→電機(jī)轉(zhuǎn)速下降→減小風(fēng)量。風(fēng)量可以通過電位器自由調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)合適的風(fēng)量滿足用戶需求，同時(shí)也能夠滿足風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。

2.4設(shè)備運(yùn)行方式

可以在DCS上完全控制變頻器的啟動(dòng)關(guān)閉動(dòng)作，變頻器具有遠(yuǎn)程控制的功能，而且可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)頻率間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，非常的方便，此操作簡(jiǎn)單，易掌握。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)工頻運(yùn)行，滿載時(shí)，擋板完全開啟，自動(dòng)化程度高。

3、改造實(shí)施方案

3.1建筑施工方案

通過工作人員實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)查看，發(fā)現(xiàn)在已有房間的基礎(chǔ)上修建長寬分別為15厘米、8厘米的小房間作為放置變頻器的室內(nèi)空間。

1、變頻器柜體尺寸為5200×1500×1900（寬×深×高，mm），參見基礎(chǔ)安裝圖。設(shè)備運(yùn)輸時(shí)拆為三部分，分別為柜體、頂部冷卻風(fēng)機(jī)、干式變壓器。其中冷卻風(fēng)機(jī)帶罩高度約為400mm。

2、柜體的基本構(gòu)造是要參照他的說明書來安裝的?；緲?gòu)造必須得焊接成一個(gè)整體才行。而且還需要提前準(zhǔn)備好電纜溝。而且他的整個(gè)柜體的基本狀態(tài)是平整的。把柜體安置在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境里面，不宜放在臟亂差且潮濕的環(huán)境中?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)推薦選擇10#槽鋼。這是大眾使用之后的推薦。柜體應(yīng)安裝或點(diǎn)焊在基礎(chǔ)型鋼上，保證基礎(chǔ)鋼與變頻器柜體可靠連接

3、基礎(chǔ)型鋼一般提前埋在基礎(chǔ)里，他的頂部平面和地平面一般都是一樣的高度或者比地面高出一點(diǎn)點(diǎn)?；A(chǔ)型鋼必須和地面可靠，只有這樣才能保證后續(xù)操作的安全。這時(shí)柜體就理所應(yīng)當(dāng)?shù)陌惭b或者焊接在基礎(chǔ)型鋼上，這樣就毫無疑問得確保了變頻器和基礎(chǔ)型鋼的可靠連接。

3.2電氣施工方案

1、交流輸入電源的特性

（1）電壓的連續(xù)上下起伏幅度不能大于±10%；

（2）頻率的上下起伏不能大于±5%，頻率的改變平均每一秒也不能大于±1%；（3）三相電壓的失衡的范圍也很小，僅僅只是負(fù)序分量不能大于正序分量的百分之五；

（4）電源的諧波成份怎么樣呢？電壓相較于諧波多少的均方數(shù)據(jù)不可以大于百分之十。主要操控電源一般都是單相，220VAC，5KVA

2、接地原則

（1）在安裝過程中一定要確保施工人員的人身安全，接地可靠穩(wěn)定。

（2）在機(jī)械正要開始準(zhǔn)備電氣安裝的時(shí)候，應(yīng)該為管理系統(tǒng)預(yù)先準(zhǔn)備設(shè)計(jì)好的專用的接地極，而且接地的電阻必須小于3Ω。

3、安排需求

安排一定要按照安裝圖紙要求來布置，切記私自更改。為便于維護(hù)，所留最小空間必須達(dá)到基礎(chǔ)安裝圖所標(biāo)注尺寸。

3.3空調(diào)實(shí)施方案

為了使設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，需要對(duì)安裝變頻器的房間的溫度做適當(dāng)調(diào)整，故需要安裝空調(diào)來改變室內(nèi)環(huán)境溫度，以達(dá)到不會(huì)因?yàn)闇囟冗^高是變頻器燒壞的目的，保障設(shè)備穩(wěn)定可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.4檢修照明箱安裝方案

為保證變頻小室內(nèi)的溫度穩(wěn)定，那么空調(diào)則需要穩(wěn)定可靠運(yùn)行，為了保障空調(diào)的供電不受影響，需要安裝供電插座；照明及檢修電源與空調(diào)電源共用。

4、調(diào)試步驟

4.1調(diào)試前要求

1、變頻器已經(jīng)安裝完畢，現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)清理干凈。

2、變頻器內(nèi)部接線已經(jīng)完成，外部動(dòng)力線（10000V ）包括進(jìn)線和出線脫開（但隨時(shí)可以接上），控制電源（220V 交流電源）接上但其連接空開斷開，外部控制線（變頻器與DCS、斷路器之間的接線）已經(jīng)接好。

3、變頻器里面的空調(diào)早就安裝測(cè)試完成。對(duì)應(yīng)的非低壓開關(guān)柜和旁路柜也應(yīng)該處在分開的距離。

4、電機(jī)和設(shè)備之間聯(lián)軸器脫節(jié)。

5、變頻器帶動(dòng)電機(jī)操作運(yùn)轉(zhuǎn)之前，一般來說電機(jī)都要先掛電網(wǎng)頻率運(yùn)轉(zhuǎn)八個(gè)小時(shí)。

4.2送電前的準(zhǔn)備流程

1、要仔細(xì)檢查好變頻器的外觀和內(nèi)部是否有損壞老化等現(xiàn)象，還有就是接入線路的檢查、變頻器的可靠接地檢查這些都是必不可少的程序。

2、查看一下圖紙和設(shè)備里面變頻器的里面元件是不是一樣的。

3、需要測(cè)試一下變壓器是不是絕緣狀態(tài)。

4、最后一點(diǎn)就是保持變頻器機(jī)械內(nèi)部的干凈整潔。

4.3送220V后的檢查

1、隨時(shí)查看變頻器的性能。（廠家）

2、觀察不同種類供電設(shè)備的電壓數(shù)據(jù)是多少。

3、查看不同部位的零件上電后的功率怎么樣。

4、檢查變頻器預(yù)先計(jì)劃的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定變頻器的正常安全運(yùn)行參數(shù)。

4.4變頻器主回路耦合充電試驗(yàn)

1、拆除變壓器進(jìn)線及變頻器出線動(dòng)力電纜，在變壓器的輔助380V 繞組上接上一路380 電源（用60A 空開控制）。

2、控制電源送220V，將變頻器打到就地工作狀態(tài)，將功率柜內(nèi)的一個(gè)模塊B1 推到工作位置，其余保持隔離狀態(tài)。

3、停止380V電源，恢復(fù)剛才解開的變壓器進(jìn)線、變頻器出線動(dòng)力電纜。

4.5 變頻器上電及斷路器邏輯試驗(yàn)

1、斷路器柜上控制電，將1DL 、2DL 和3DL 搖到試驗(yàn)位置，就地和遠(yuǎn)程分別檢測(cè)斷路器分合狀態(tài)和互鎖情況。

2、變頻器控制系統(tǒng)上電，設(shè)定變頻器控制參數(shù)。

3、溫度參數(shù)設(shè)置合理，變壓器的報(bào)警裝置溫度控制在85℃，跳閘的溫度控制在125℃。

4、立刻坐下和遠(yuǎn)距離操控變頻器，核實(shí)DCS 為定模擬量和變頻器的觸摸屏表達(dá)的頻率是不是一樣的。

5、我們可以參考調(diào)節(jié)試驗(yàn)大綱來考核變頻器是怎樣的一個(gè)的保護(hù)狀態(tài)。

6、停機(jī)后將進(jìn)出斷路器同時(shí)分掉，斷開高壓，準(zhǔn)備帶電機(jī)運(yùn)行。

4.6工頻帶電機(jī)試驗(yàn)

1、確認(rèn)電機(jī)與機(jī)械聯(lián)軸器分開。

2、在電機(jī)的確能夠運(yùn)行的條件下做實(shí)驗(yàn)。

3、電機(jī)旁邊應(yīng)該有專業(yè)的人手機(jī)，一旦有奇特現(xiàn)象產(chǎn)生時(shí)就立刻使電機(jī)停下。

4、我們把變頻器的進(jìn)線和出線還有一個(gè)就是旁路斷路器換到工作的地點(diǎn)。

5、遠(yuǎn)程開啟合閘旁路斷路器，工頻啟動(dòng)電機(jī)。

6、如果電機(jī)方向不正確，那么就斷開電路，調(diào)整成10kv 進(jìn)線相序。

5、為保險(xiǎn)起見，須注意的地方

5.1機(jī)械安裝的進(jìn)程中應(yīng)該注意的安全問題。

1、機(jī)械必須經(jīng)市級(jí)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門檢驗(yàn)合格。工作人員上崗前需要經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練，然后考核合格即可上崗否則視為違規(guī)上崗。嚴(yán)禁無證操作。

2、所有機(jī)械設(shè)備都應(yīng)該設(shè)置被破環(huán)失效的最大載荷，避免造成不必要的人身傷害。不能有任意一款及其可以超負(fù)荷使用。

3、設(shè)備起吊過程中下面不準(zhǔn)有人存在，避免意外情況發(fā)生產(chǎn)生傷亡。

4、在比較高的狀態(tài)下工作，一定要系好安全帶。

5.2機(jī)械在調(diào)節(jié)試驗(yàn)的進(jìn)程中應(yīng)該注意的一些問題。

1、經(jīng)過此次質(zhì)檢嚴(yán)格檢查審核，最后鑒定這次的改建工作富有成效，已經(jīng)安裝的裝置資料證件完備齊全，具備投入運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)，符合國家規(guī)定，發(fā)放證書準(zhǔn)許運(yùn)行。

2、在設(shè)備的檢驗(yàn)周圍環(huán)境中，寬敞明亮，道路沒有擁堵，一路順風(fēng)，以及安全設(shè)施齊全。

3、檢查設(shè)備的絕緣狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并當(dāng)時(shí)解決，安排專業(yè)人員定期維護(hù)。

4、實(shí)踐中使用的線路圖與設(shè)計(jì)圖紙相吻合，沒有絲毫差錯(cuò)，編號(hào)與實(shí)際使用中的設(shè)備相吻合，測(cè)試后穩(wěn)定運(yùn)行。

5、首先確保連鎖邏輯反映是否正確，否則立即整改，然后測(cè)試邏輯、畫面的組態(tài)是否正確，如若正確，則進(jìn)行邏輯模塊的初始參數(shù)的設(shè)置，并且按照國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，確保準(zhǔn)確無誤。

6、校驗(yàn)設(shè)備需要保護(hù)功能模塊及其使用效果，以及設(shè)備的某些常量，準(zhǔn)確核驗(yàn)。

7、對(duì)新設(shè)備的試運(yùn)行的校驗(yàn)核對(duì)準(zhǔn)確無誤后，應(yīng)對(duì)在現(xiàn)在參與人員進(jìn)行寫入檔案加以備注。

8、仔細(xì)全面的檢測(cè)帶電設(shè)備以及周圍環(huán)境狀況，排出不必要的風(fēng)險(xiǎn)，避免造成不可挽回的損失。

9、如果在檢測(cè)的過程中發(fā)生故障造成事故，所有人員必須馬上撤離現(xiàn)場(chǎng)，并且立即控制現(xiàn)場(chǎng)不準(zhǔn)任何人員靠近，以免造成更大的傷害。

10、凡事有關(guān)于改良和調(diào)節(jié)試驗(yàn)設(shè)備的全部員工都應(yīng)該把機(jī)械設(shè)備的相關(guān)規(guī)章制度銘記于心，每個(gè)人應(yīng)該做的事情和她們自身的職責(zé)所在更是一點(diǎn)也不能馬虎，這樣不僅僅可以極大的減少安全事故的發(fā)生。因?yàn)槊總€(gè)人都對(duì)發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)的事故有著重大的責(zé)任。

6、節(jié)電計(jì)算

6.1風(fēng)機(jī)節(jié)電計(jì)算公式

綜上所述，變頻器確實(shí)能夠給我們帶來節(jié)約用電量，減少每月的成本開支，同時(shí)能夠節(jié)約人類可以利用的有限資源，這是變頻器最大的功用了，實(shí)現(xiàn)了它的價(jià)值。按照GB12497-1995《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》的相關(guān)規(guī)定，應(yīng)按照下面的計(jì)算公式計(jì)算。

6.2節(jié)能計(jì)算

通風(fēng)機(jī)功率為580KW，現(xiàn)總風(fēng)量5760m3/min。

因?yàn)樵谑褂蔑L(fēng)門調(diào)整風(fēng)量時(shí)，風(fēng)機(jī)所需軸的功率為590千瓦，變頻器的節(jié)電率為0.365。

（1）如今平均每一年省電量的計(jì)算方式如下

省電量=300X24x580x0.364=1520064kW·h

（2）如今平均每一年省電費(fèi)的計(jì)算方式如下（電價(jià)按0.6元/計(jì)算）

單價(jià)x用電量=0.6x1520064=760032元

6.3實(shí)踐應(yīng)用狀況

風(fēng)機(jī)開始使用變頻器改善之后再開始運(yùn)作后，電流從曾經(jīng)的三十五安跌落到現(xiàn)在的二十六安的樣子，運(yùn)行頻率35Hz，輸入電流26A，輸入電壓10.0kV，輸出電流35A，風(fēng)機(jī)電機(jī)功率從580kW下降到450.0kW，一年節(jié)電量1520064kW·h，實(shí)際年節(jié)電費(fèi)用760032元，與理論計(jì)算值基本吻合。

7、變頻改造的其他優(yōu)點(diǎn)

（1）變頻器能夠有效減小啟動(dòng)時(shí)的電流對(duì)風(fēng)機(jī)裝置及設(shè)備的傷害，而且使用變頻器后能夠使風(fēng)機(jī)軟啟動(dòng)，還能夠延長設(shè)備的壽命，有效地降低了設(shè)備的更換率，節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本。

（2）采用變頻器調(diào)速效果甚好，不僅可以根據(jù)需求量改變風(fēng)量的大小，而且調(diào)速的精度相當(dāng)好線性度也很好，從而節(jié)約了電量。以前沒有采用變頻器時(shí)，需要通過調(diào)整葉片角度的方式來調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小，然而現(xiàn)在不需要通過這種方式，只需改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速即可達(dá)到此目的，大大地節(jié)省了成本開支和人力資源的浪費(fèi)。

（3）降低了風(fēng)機(jī)的工作強(qiáng)度，延長了使用壽命。使用變頻器后，對(duì)風(fēng)機(jī)的速度做了很好的優(yōu)化，處于速度較低的狀態(tài)下運(yùn)行，減少的機(jī)械震動(dòng)，提高了強(qiáng)度和抵抗沖擊的能力，在很大程度上延長了使用年限。提高了風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行系數(shù)和運(yùn)行周期。

（作者單位：貴州大西南礦業(yè)有限公司）