一、引言
朱仙莊礦位于安徽省淮北平原中部,,朱仙莊煤礦西風(fēng)井風(fēng)機(jī)主要擔(dān)負(fù)北部采區(qū)通風(fēng),,要求安全穩(wěn)定性極高,,因?yàn)橹黠L(fēng)機(jī)一旦停機(jī),短時(shí)間內(nèi)就將造成全礦無(wú)法正常生產(chǎn),;控制方式采用調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)開(kāi)度的大小來(lái)調(diào)整風(fēng)量,。這樣,不論生產(chǎn)的需求大小,,風(fēng)機(jī)都要全速運(yùn)轉(zhuǎn),,而運(yùn)行工況的變化則使得能量以風(fēng)門(mén)節(jié)流損失消耗掉了。在生產(chǎn)過(guò)程中,,不僅控制精度受到限制,,而且還造成大量的能源浪費(fèi)和設(shè)備損耗。從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加,,設(shè)備使用壽命縮短,,設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用高居不下,。
二,、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)參數(shù)
電動(dòng)機(jī)
型號(hào):YR1250-10/1430
功率:1250KW
電壓:6000V
電流:146A
額定轉(zhuǎn)速:590轉(zhuǎn)/分
額定轉(zhuǎn)子電壓:1365V
額定轉(zhuǎn)子電流:572A
定子接線(xiàn)方式:Y
轉(zhuǎn)子接線(xiàn)方式:Y
絕緣等級(jí):B
廠(chǎng)家:蘭州電機(jī)廠(chǎng)
出廠(chǎng)日期:1979年12月
離心風(fēng)機(jī)
型號(hào):K4-73-02NO28F
流量:784800米3/小時(shí)(1800-10800m3/min)
主軸轉(zhuǎn)數(shù):580轉(zhuǎn)/分
全壓:392公斤/米2(50~500mmH2O)
電機(jī)容量:1250KW
廠(chǎng)家:沈陽(yáng)風(fēng)機(jī)廠(chǎng)
出廠(chǎng)日期:1970年10月
設(shè)備布置采用抽出式通風(fēng)方式,配備反風(fēng)道反風(fēng),,扇風(fēng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)設(shè)于主機(jī)房?jī)?nèi),,主機(jī)房為雙層工業(yè)廠(chǎng)房,風(fēng)道為半地下式,。吸風(fēng)側(cè)設(shè)兩個(gè)立閘門(mén),,兩個(gè)水平反風(fēng)門(mén),擴(kuò)散器側(cè)兩個(gè)水平反風(fēng)門(mén),,每個(gè)風(fēng)門(mén)各用一臺(tái)JFM-4型啟閉風(fēng)門(mén)絞車(chē)進(jìn)行操縱,,風(fēng)門(mén)絞車(chē)采用集中與就地兩種操作方式。
起動(dòng)方式:電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接頻敏電阻器
頻敏電阻器型號(hào)為BP1-316-4020
傳動(dòng)方式:直接傳動(dòng)
調(diào)節(jié)方式:手動(dòng)操作風(fēng)門(mén)絞車(chē)控制立閘門(mén) (改變管路阻力特性曲線(xiàn))
三,、變頻改造前存在的問(wèn)題
1.原工礦使用的為轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)方式,,啟動(dòng)不穩(wěn)定,造成了大的機(jī)械沖擊,,導(dǎo)致電機(jī)壽命大大降低,;
2.轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)時(shí),控制系統(tǒng)復(fù)雜,,故障率高,,接觸器、電阻器,、繞線(xiàn)電機(jī)電刷容易損壞,,維護(hù)工作量大;
3.啟動(dòng)時(shí)電流過(guò)大,,對(duì)電網(wǎng)沖擊很大,,影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性,;
4.原工礦調(diào)節(jié)風(fēng)量主要由調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn),多余的風(fēng)量全部浪費(fèi)在風(fēng)門(mén)上,造成了嚴(yán)重資源浪費(fèi),;
5.原工礦無(wú)調(diào)速方式,無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速,;
6.自動(dòng)化程度低,,影響整體系統(tǒng)安全性。
四,、變頻控制方案
1,、采用功率單元串聯(lián)多電源結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速和多速度等級(jí)運(yùn)行,,能帶載調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)工況點(diǎn),,滿(mǎn)足主通風(fēng)機(jī)各種運(yùn)行工況。
2,、選用一套6kV變頻裝置,,通過(guò)切換,可以分別拖動(dòng)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)單獨(dú)運(yùn)行,,具有一拖二功能,。
3、在變頻器故障狀態(tài)下,,可切換到工頻狀態(tài)運(yùn)行,;
4、采用變頻的軟啟動(dòng)技術(shù),,啟動(dòng)電流小,,減少對(duì)電網(wǎng)及風(fēng)機(jī)沖擊。
5,、具有變頻器工作狀態(tài)在線(xiàn)檢測(cè)功能,,并能與礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。
6,、變頻器采用先進(jìn)的功率單元串聯(lián)疊波技術(shù),,空間矢量控制的正弦波PWM調(diào)制方法,新穎的全中文操作界面和高性能IGBT功率器件,,可靠性高,、性能優(yōu)越、操作簡(jiǎn)便,。
7,、高質(zhì)量電源輸入:輸入側(cè)隔離變壓器二次線(xiàn)圈經(jīng)過(guò)移相,為功率單元提供電源對(duì)于6kV而言相當(dāng)于30脈沖不可控整流輸入,,消除了大部分由單個(gè)功率單元所引起的諧波電流,,大大抑制了網(wǎng)側(cè)諧波(尤其是低次諧波)的產(chǎn)生,。變頻器引起的電網(wǎng)諧波電壓和諧波電流含量滿(mǎn)足IEEE 519-1992和GB/T14549-93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》對(duì)諧波含量最嚴(yán)格要求,無(wú)需安裝輸入濾波器并保護(hù)周邊設(shè)備免受諧波干擾,。正常調(diào)速范圍內(nèi)功率因數(shù)大于0.96,。無(wú)需功率因數(shù)補(bǔ)償電容,減少無(wú)功輸入,,降低供電容量,。
8、完美的輸出性能:?jiǎn)卧}寬調(diào)制疊波輸出,, 6kV系列每相5個(gè)單元,,大大削弱了輸出諧波含量,輸出波形幾近完美的正弦波,。
五,、變頻控制特點(diǎn)
1.優(yōu)良的調(diào)速性能,完全滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求,;
2.良好的節(jié)能效果,,提高系統(tǒng)運(yùn)行效率;
3.實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng),,減小啟動(dòng)沖擊,,降低維護(hù)費(fèi)用,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命,;
4.啟動(dòng)時(shí),,最大只有1.3 倍的額定電流,根本不影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性,。
5.系統(tǒng)安全,、可靠,確保風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行,;
6.控制方便,、靈活,自動(dòng)化水平高,;
7.輸入諧波含量小,,不對(duì)電網(wǎng)造成污染;輸出諧波含量低,,適合所有改造項(xiàng)目的異步電動(dòng)機(jī),;
8.實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速,風(fēng)門(mén)全部開(kāi),,由風(fēng)機(jī)速度調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)改變風(fēng)量大小,,滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)工況;
9.界面全為純中文操作,非常符合國(guó)人特點(diǎn),;
10.安全保護(hù)功能齊全,,除了過(guò)壓、過(guò)熱,、過(guò)載,、短路等自身保護(hù)功能外,還設(shè)有外圍連鎖保護(hù)系統(tǒng),,提高了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性,。
六、風(fēng)機(jī)集控系統(tǒng)
1.使用風(fēng)機(jī)集控系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)意義
扇風(fēng)機(jī)是煤礦建設(shè)和生產(chǎn)中關(guān)鍵而又重要的設(shè)備,,運(yùn)行的好與壞直接關(guān)系到煤礦的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。因此,,一個(gè)比較完善,、操作方便的控制系統(tǒng)對(duì)其運(yùn)行的過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控便顯得十分重要,也是保障風(fēng)機(jī)安全,、可靠運(yùn)行的最佳途徑,。針對(duì)其重要性,吸收先進(jìn)的控制理念,,并針對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的特點(diǎn),,采用風(fēng)機(jī)集控系統(tǒng),做到安全,、可靠,、經(jīng)濟(jì)、操作方便,。
2.風(fēng)機(jī)集控系統(tǒng)組成
朱仙莊礦西風(fēng)井安裝2臺(tái)大型礦用離心式風(fēng)機(jī),,一用一備。拖動(dòng)電機(jī)為1250KW的異步繞線(xiàn)式電動(dòng)機(jī),,采用轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng),。風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié):在工頻時(shí)通過(guò)立閘門(mén)的開(kāi)度調(diào)節(jié);變頻時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率,,達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的,。
電控系統(tǒng)采用了PLC組成的二級(jí)分布式計(jì)算機(jī)集散式控制系統(tǒng),在扇風(fēng)機(jī)運(yùn)行的過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)檢測(cè),、數(shù)據(jù)顯示,、控制、保護(hù),、報(bào)警和管理,。系統(tǒng)由操作站(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為上位機(jī))和現(xiàn)場(chǎng)控制站兩部分組成,現(xiàn)場(chǎng)控制站采用S7-300系列的PLC一對(duì)一控制。操作站配置了威達(dá)電工控機(jī):PIV2.4G 512M 80G 52X光驅(qū),;19DELL彩顯,;操作系統(tǒng)為WindowsXP;監(jiān)控組態(tài)軟件采用WINCC6.0組態(tài)軟件,。
3,、風(fēng)機(jī)集控系統(tǒng)功能
? 采集各臺(tái)扇風(fēng)機(jī)運(yùn)行的工藝參數(shù)、電器參數(shù),、電氣設(shè)備運(yùn)行的狀況,。
? 扇風(fēng)機(jī)可由PLC進(jìn)行控制,嚴(yán)格按控制程序進(jìn)行控制,,并對(duì)扇風(fēng)機(jī)正常切換和故障切換進(jìn)行控制和操作指導(dǎo),;且在控制柜實(shí)現(xiàn)硬件閉鎖控制。
? 在控制站顯示扇風(fēng)系統(tǒng)工藝參數(shù)表,、電氣參數(shù),、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)(工作、停止,、故障)以及報(bào)警參數(shù)表等,。
? 自動(dòng)建立數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)于重要的工藝參數(shù),、電氣參數(shù)自動(dòng)生成趨勢(shì)曲線(xiàn),。
? 報(bào)表打印功能。
? 當(dāng)運(yùn)行風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí),,利用運(yùn)行記錄的曲線(xiàn)對(duì)故障進(jìn)行分析和處理,。
? 在條件具備時(shí),可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控,,達(dá)到“無(wú)人值守”,。
4、風(fēng)機(jī)集控系統(tǒng)特點(diǎn)
? 本系統(tǒng)軟件采用功能強(qiáng)大的組態(tài)軟件開(kāi)發(fā),,并提供了良好的人機(jī)界面,,便于用戶(hù)學(xué)習(xí)和操作。
? 界面友好,,各種信息的顯示,、查看操作簡(jiǎn)單,易學(xué)易用,。
? 數(shù)據(jù)安全性高,,穩(wěn)定性好。提供了完善的錯(cuò)誤中斷提示,。
? 設(shè)置了用戶(hù)權(quán)限管理,。一般用戶(hù)只能查看普通操作,,責(zé)任用戶(hù)只有將用戶(hù)名和密碼登錄后,才能進(jìn)行相關(guān)的操作,。
七,、節(jié)能計(jì)算
按工頻和變頻運(yùn)行實(shí)際電流計(jì)算,計(jì)算數(shù)據(jù)取2008年技術(shù)測(cè)定
工頻運(yùn)行時(shí),,風(fēng)門(mén)開(kāi)度為2m左右,,運(yùn)行電流在96.7A。
工頻運(yùn)行時(shí)功率和耗電:
P1= 1.732×6×96.7×0.77=773.78kW
N=773.78×24=18570.67kW•h
變頻器運(yùn)行時(shí),,風(fēng)門(mén)全開(kāi),,運(yùn)行電流在46.6A,由變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)速度來(lái)滿(mǎn)足風(fēng)量要求,。
變頻運(yùn)行時(shí)功率和耗電:
P2= 1.732×6×46.6×0.958=463.93kW
N=463.93×24=11134.27kWh
節(jié)電率:
?。?8570.67-11134.27)/18570.67=40 %
節(jié)約電費(fèi)計(jì)算:
以電價(jià)0.6元/度為標(biāo)準(zhǔn),工頻24小時(shí)耗電費(fèi):
18570.67×0.6=11142.4元
變頻24小時(shí)耗電量
11134.27×0.6=6680.6元
變頻改造后,,日節(jié)約電費(fèi):
11142.4-6680.6=4461.8元
一年以365天為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算,,年節(jié)約電費(fèi):
4461.8×365=1628557元
八、總結(jié)
淮北礦業(yè)集團(tuán)朱仙莊煤礦西風(fēng)井經(jīng)過(guò)高壓變頻器改造之后,不僅達(dá)到了良好的節(jié)能效果,并且使整套通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性提搞了一個(gè)大臺(tái)階,。