高压变频器的主要应用

关键词： 系阳 启动 高压 矿井

高压变频器的主要应用（共8篇）

篇1：高压变频器的主要应用

一、引言

空压机在工业生产中有着广泛地应用，它担负着为所有气动元件，包括各种气动阀门，提供气源的职责。因此它运行的好坏直接影响生产工艺。空压机的种类主要有活塞式、螺杆式、离心式，但其供气控制方式几乎都是采用进气口调节与加、卸载控制方式的控制模式。

首先来了解一下空压机的基本工作原理。空压机结构复杂，运转时间长，配备的功率大。以活塞式空压机为例，在空压机工作过程中，活塞在气缸内作往复运动，周期性地改变缸内的容积，从而使气缸内气体容积发生变化，并与气缸内气阀相应的开启和闭合动作相配合，通过吸气、压缩、排气等动作，将自然气体或较低压力的气体(一级缸气体)升压，最终输出到储气罐内。为了满足设备的用气需求，储气罐内气体必须保持一定的压力，以作缓冲作用，加上设备自身的原因，空气压力变化幅度必然很大，通常采用切断进气的调节方式来改变排气量。理想状态是供气压力刚好满足需求，保持压力不变，实际上通过进气门控制起来不太理想，通常是空压机排气量大于实际用气量，空压机保持恒速运转，此时储气罐内气体越积越多，直到压力上升到设定的最高压力。通常采取以下两种方法解决高压问题：一是使空压机卸荷运行，保持运转但不产生气体，此时空压机消耗的功率一般在额定功率的30%左右，全是无用功;二是停止空压机的运行，这样看起来是节约了电能消耗，但是大功率电动机的启动会带来诸多问题，而且空气储存的容积有限，当气压低于下限压力值时，空压机再次以额定转速给储气罐加压，直到压力达到上限压力而停止运行，如此循环，

二、空压机加、卸载供气控制方式存在的电能浪费

2(1)交流异步电动机的转速公式为:

n=60f(1-s)/p

其中 n―电机转速 f―运行频率;

p―电机极对数 s―转差率;

2(2) 空压机加、卸载供气控制方式存在的问题

2.1 能耗分析

加、卸载控制方式使得压缩气体的压力在Pmin～Pmax之间来回变化。Pmin是最低压力值，即能够保证用户正常工作的最低压力。一般情况下，Pmax、Pmin之间关系可以用下式来表示:

Pmax=(1+δ)Pmin

δ是一个百分数，其数值大致在15%～30%之间。

在加、卸载供气控制方式下的空压机，所浪费的能量主要在2个部分:

(1) 加载时的电能消耗

在压力达到最小值后，原控制方式决定其压力会继续上升直到最大压力值。在加压过程中,一定要向外界释放更多的热量，从而导致电能损失。另一方面，高于压力最大值的气体在进入气动元件前，其压力需要经过减压阀减压,这一过程同样是一个耗能过程。另外，空压机本身通过检测压力，自动调节进气门，一部分能量消耗在进气门上。

(2) 卸载时电能的消耗

当压力达到压力最大值时，空压机通过如下方法来降压卸载:关闭进气阀使电机处于空转状态，同时将分离罐中多余的压缩空气通过放空阀放空。这种调节方法要造成很大的能量浪费。据我们测算，空压机卸载时的能耗约占空压机满载运行时的10%～25%(这还是在卸载时间所占比例不大的情况下)，

换言之，该空压机 20%的时间处于空载状态，在作无用功。很明显在自动调节进气门与加卸载供气控制方式下，空压机电机存在很大的节能空间。

2.2 其它不足之处

(1)靠机械方式调节进气阀，使供气量无法连续调节，当用气量不断变化时，供气压力不可避免地产生较大幅度的波动。用气精度达不到工艺要求。再加上频繁调节进气阀，会加速进气阀的磨损，增加维修量和维修成本。

(2) 频繁采用打开和关闭放气阀，放气阀的耐用性得不到保障。

三、恒压供气控制方案的设计

电机型号:Y450-2

功率因数:0.87

额定电压:10KV

额定电流:35.1A

额定功率:500KW

额定转速:2975rpm

空气压缩机

额定流量:120 m3/min

额定压力:0.3MPa

变频器: 深圳市科陆变频器有限公司CL2700-10-0630-9QY高压变频器

控制模式：PID恒压控制

在以上PID恒压控制模式下，我们根据用户现场的需要，把压力设定值P0设定为0.25 Mpa，当用户生产用气量加大，管网压力低于0.25 Mpa时，变频器输出频率增加，电机转速加快，空气压缩量增大，压力随之上升;当生产用气量减少，管网压力高于0.25 Mpa时，变频器输出频率减小，电机转速减慢，空气压缩量减小，压力随之下降，始终使压力保持在0.25Mpa左右。

四、改造效益

4.1 工频运行参数测量

电机运行参数：电压：10KV, 有功功率385KW,年运行时间约7200小时，电费0.8元/度;

空压机运行参数:进口阀门开度40%,出口阀门开度100%,出气口压力:0.25MPa。

4.2 变频运行参数测量

电机运行参数：运行频率46HZ, ,有功功率330KW，年运行时间约7200小时，电费0.8元/度;

空压机运行参数: 进口阀门开度80%，出口阀门开度100%，出气口压力0.25 Mpa。

4.3 经济效益

节约电功率：385-330=55(kW)

节电率：(385-330)÷385=14.28%

每年节约电能：55×7200÷10000=39.6(万度)

每年节约电费：39.6×0.8=31.68(万元)

4.4 附加经济效益

1) 解决压力波动幅度大，提高精度。

2) 解决阀门磨损成本和降低维修量。

篇2：高压变频器的主要应用

采用新型高压大功率电力电子器件、直接“高-高”方式的高压变频器，具有体积小、效率高、结构简单、运行可靠等特点，变频器装置采用不可控24脉冲移相整流和全控器件进行开关调制，具有很高的输入侧功率因数、优良的调速性能和转矩控制性能。高压变频器通过改变电动机运行频率，在很宽的转速范围内进行高效率的转速调节，可以取得很好的节电效果，在风机和水泵的节能改造上已经得到广泛验证。

国电双鸭山发电厂3、4号机为210MW火电机组，和3、4号机组配备有6台6kV/570kW灰浆泵电机，电机型号JS512-8，额定电流69A，额定转速730r/min。其中，6#灰浆泵是二级泵，和5#灰浆泵配合使用。在安装变频器之前，6#灰浆泵是根据前池液面的高度决定启、停电机。这样就存在两方面问题:一方面为了适应生产工艺要求，需要每天根据前池液位和冲灰管的需要不断切换、启停电机，前池液位高度得不到很好控制，而且频繁工频启动电机对电机造成很大冲击; 另一方面存在节流损失，造成电能的浪费。为了进一步优化灰浆泵运行工况，节省电能，所以对6#灰浆泵电机进行高压变频改造。

6#灰浆泵电机在高压变频器改造之后，通过调整6#灰浆泵变频器的运行频率(电机转速)来调整前池液面的高度，这样5#灰浆泵可以一直在最佳效率下工频运行，从而减少了操作6#灰浆泵开关的分合次数，减小了电机工频启动造成的冲击，进一步优化了生产工艺，并且节省了电能。

2 灰浆泵运行工艺和变频改造技术方案

2.1 6#灰浆泵运行情况及变频改造技术方案

(1) 在灰浆泵运行现场，变频器到电机之间的高压电缆经常发生单相对地放电或单相直接接地的情况。在这种情况下，要保证不能损坏变频器，并且变频器要能发出报警停机信号以便现场人员及时处理。因此，要求变频器输出能承受单相接地的能力，相应变频器的输出滤波器电容中性点不能直接接地，而是需要通过电容接地。

(2) 由于6#灰浆泵属于二级泵，所以在启动6#灰浆泵变频器运行之前，5#一级灰浆泵通常已经在运行，将会推动6#灰浆泵电机运转，变频器相当于飞车启动。所以变频器启动时需实时检测电机运行频率，根据该运行频率带动电机启动。

(3) 6#灰浆泵变频运行要求能对前池液位高度闭环控制，自动调节电机的转速。

(4) 由于灰浆泵运行时，在前池液位很低的时候有可能造成负荷过大甚至堵转的情况，因此要求变频器有过载能力以及过流保护措施。

综合上述因素，从目前国内、外主要的两种高压变频器拓扑结构中，选择基于IGCT的三电平中性点箝位的拓扑结构。三电平拓扑结构具有以下优点:开关功率器件数少、IGCT开关电流大、过流能力强、结构简单、可靠性高、适合负载冲击较大的应用场合。

在控制方面，灰浆泵前池液位设置压力式水位传感器，将测量得到水位高度信号，变换为4～20mA标准信号，由电流环接口送给变频器; 变频器计算出当前水位与控制水位之间的偏差，通过变频器内置的数字PID调节器改变变频器的输出频率，调节电动机的转速，进而控制灰浆泵前池液位的高度。

2.2 三电平中点箝位电路原理结构图

基于IGCT的三电平中性点箝位的高压变频器结构简单，主体由整流器、逆变器和滤波器组成。如图1所示，整流器采用24脉冲不控整流，由移相15°的24 脉波移相整流变压器和四重三相整流桥构成，这样可以满足对输入端的电流谐波要求，

直流环节由共模电抗、IGCT保护及充电限流电阻和直流电容(C1、 C2)构成。

三电平逆变器由di/dt吸收电路(由阳极电抗及嵌位电路组成)和12个IGCT组件构成的三电平逆变桥组成。

三电平结构的变频器需要拖动6kV电机，所以变频器直流母线电压需要10kV。实际运行时，两个处于关断状态的功率组件需要承受10kV的电压，这样每个组件要承受5kV。在主开关功率器件IGCT工作耐压只有4.5kV的条件下，需要采用两只串联的方式组成一个功率组件。

变频器内置输出滤波器由三相滤波电抗(La、Lb、Lc)和三相滤波电容(Ca、Cb、Cc、Cn)构成。滤波器使变频器输出到电机的电压和电流波形更加接近正弦波，而不需要电动机降容使用。

高压变频器内部采用无熔断器结构，电路的主保护主要由保护IGCT来实现，其动作时间在μs级。

2.3 新一代高压变频器控制系统的改进

我公司第一代变频器采用工控机进行信号处理，控制的实时性得不到保证。由于变频器要采用优化的PWM控制算法控制电机，需要主控系统控制器具有更高的运行速度和处理能力、更大的存储器和外部信号处理端口、具备浮点运算的能力。因此，新一代的变频器控制器选用浮点数字信号处理器DSP和大规模集成电路的 FPGA相结合的方案，DSP主要负责采集的信息和运算处理，FPGA根据处理结果转化为相应的控制脉冲，控制实时性大大提高。图2是新一代高压变频器主控板的硬件框图，它与第一代控制器相比，更能适应高性能的矢量控制算法的要求。

3 II期6#灰浆泵高压变频器现场调试运行和节能分析

3.1 变频器系统的控制调试

灰浆泵的流量是根据机组的负荷大小和冲灰工艺需求控制的，水流量的变化较大，有时呈阶梯状特性，水位波动比较大。水位压力式传感器需要选择合适的测量点，否则会因为水池内水流因素和水面波动引起测量的不稳定性。经过现场测试，选择了水流变化不大的靠池壁位置。经过调试，建立了一个合适的模型和PID控制参数，通过闭环跟踪水位变化，稳定控制前池液面的高度，优化了生产工艺。

另外，变频器还可以选择运行在开环状态，通过电厂DCS信号控制变频器的输出频率。

3.2 变频器节能分析

II期6#灰浆泵进行变频改造的一个重要原因是节约电能。电机变频运行节能的原理在许多资料均有论述，这里不做讨论。通过II期6#灰浆泵的工频旁路运行和变频运行的实际数据来说明变频的节能效果。

根据以上数据，采用变频运行后，24h可节约电量9380-6360=3020kWh。采用变频器后节能32%。由以上实际运行数据可以看出:电机变频运行不仅满足了工艺要求，同时能节约大量电能。经过几个月的连续运行，II期6#灰浆泵的变频改造后，节能效果显著。灰浆泵属于火电机组的公用设备，年运行时间长，可以为电厂节约15～30%左右的能源。

4 结束语

篇3：基于除尘风机高压变频器的应用

近年来,随着变频技术和控制技术的发展,变频器在风机上的应用也从以节能为目的,发展到以提高生产效率、提高产品产量、质量,实现生产过程自动化及环境保护为目的,成为企业提高产品市场竞争力的有效手段之一。

在炼钢厂转炉吹炼过程中,会排出大量烟尘,含有易燃气体和金属颗粒,污染环境,按我国《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996),对烟尘须冷却、净化,由引风机将其排至烟囱放散或输送到煤气回收系统中备用。每座转炉配有1套除尘系统,除尘系统采用二级文氏管烟尘净化方式,要求风机在整个炼钢工作周期内变速运行,吹氧时高速运行,不吹氧时低速运行。除尘风机在炼钢厂属主要高耗能设备,其容量一般都是根据生产中可能出现的最大负荷条件选择,但在实际运行中往往比设计要小得多。如果电机不采用变频调速控制,则流量通常只能通过调节挡板或阀门控制,其结果是造成很大的能量损耗。采用变频器将电动机直接进行调速运行,则耗能量将会显著减少,生产巨大的节能、环保效益。下面以某炼钢厂4#炉除尘风机经技术改造采用高压变频调速的原理分析。

2系统方案

2.1 设备配置

除尘风机电气系统主回路接线图如图1所示,其为一拖一控制,设置工频/变频切换柜,以保证除尘风机安全可靠运行。要求可以远程和本机控制。风机高速运行时,如果变频器出现严重故障,变频器自动停机。远程控制时,通过操作台工频/变频旋钮把电机切换到工频电网运行,当吹炼周期结束后,检修变频器。变频器检修完毕后,通过把操作台工频/变频旋钮打到变频位置,返回变频调速状态。本机控制时,通过变频器控制柜工频/变频旋钮把电机切换到工频电网运行,当吹炼周期结束后,检修变频器。变频器检修完毕后,通过把变频器工频/变频旋钮打到变频位置,返回变频调速状态。

2.2 除尘风机工艺要求

2.2.1 吹炼工艺周期

如图2所示:A到B为兑铁加废钢时间,约1 min。B到C为风机升速时间,暂定1 min,可以调节。C到D为吹氧时间,约14 min。D点风机开始减速,暂定3 min,可以调节。D到E为倒炉测温取样时间,约2 min。E到F为出钢时间,约2 min。F到G为溅渣时间,约3 min。

整个吹炼工艺周期约26 min,其中高速时间(C到D)12 min。高速定为45 Hz,可以调节;低速定为20 Hz,可以调节。

2.2.2 变频器和现场接口

在B点,将炉前、炉后和氧气流量信号送到4#炉电磁站PLC电气站,通过用户程序处理后,输出到继电器,由继电器提供一对闭合节点(继电器吸合时,变频器高速运转;继电器释放时,变频器低速运行),当在炉前操作并有氧流量时,继电器吸合,变频器开始从低速向高速升速,在C点现场操作工进行吹炼。在D点,准备出钢,炉前工转换开关转到炉后或没有吹炼的时间超过15 min,继电器释放,变频器开始降速,降速时间不作具体要求,但在减速过程中如果需要提速,变频器应能满足提速要求。炉前、炉后和氧气流量信号组合图PLC程序如下图3所示。

程序控制说明:炉前操作吹炼时,接点M20.1和M2.0通,将置位复位触发器RS置位,此时Q20.2有输出,同时由Q20.2输出驱动中间继电器,从而由继电器接点送给高压变频器高低速信号(继电器通为高速,断为低速);当炉前工转换开关转到炉后或没有吹炼的时间超过15 min时,T44或T45或M20.2通,置位复位触发器RS复位,Q20.2没有输出,继电器释放,变频器降速。

3高压变频器调速系统

3.1 监控和操作

当除尘风机不吹炼时,只需要很低的转速,根本不需要满负荷运转。利用高压变频器根据实际需要对除尘风机进行变频运行,既保证和改善了工艺,又达到节能降耗的目的和效果。

采用高压变频调速系统对除尘风机进行高压变频改造具体实现过程如下:变频器操作可以在本机控制,也可以远程操作。变频器包括1台内置的PLC,用于柜体内开关信号的逻辑处理,以及与现场各种操作信号和状态信号(如RS 485)的协调,并且可以根据用户的需要扩展控制开关量,增强系统的灵活性。变频器也可由控制室的上位机或操作台进行操作,吹炼时(B到D),变频器高速运行,不吹炼时,变频器低速运行。可以根据工况需要自由设定,其完全可以满足工艺要求。变频调速风机控制系统如图4所示。

现场操作人员可以通过上位机或操作台对变频器进行远程操作并监控变频器运行状态。

上位机:可以通过上位机进行远程监控,一方面便于用户随时了解设备运行情况;另一方面,也利于设备的远程诊断和维护,故障问题可以及时得到解决。

操作台:可以通过操作台对变频器进行简单的远程操作,包括工频/变频切换。

3.2 高压变频调速系统原理

HARSVERT高压变频调速系统采用直接“高-高”变换形式,为单元串联多电平拓扑结构,主体结构由多组功率模块串并联而成,从而由各组低压叠加而产生需要的高压输出;它对电网谐波污染小,输入电流谐波畸变小于4%,直接满足IEEE519-1992的谐波抑制标准,输入功率因数高,不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置;输出波形质量好,不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题,不必加输出滤波器,就可以使用普通的异步电机,630 kW/6 kV变频系统共有21个功率单元,每7个功率单元串连构成一相。其系统结构图如图5所示。

其系统工作原理如下:

3.2.1 功率单元

每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电,功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘,二次绕组采用延边三角形接法,实现多重化,以达到降低输入谐波电流的目的。

单元旁路功能:当某个功率模块发生故障时自动旁路运行,变频装置不停机,但需降额使用,即在每个功率单元输出端之间并联旁路电路,当功率单元故障时,封锁对应功率单元IGBT的触发信号,然后让旁路SCR导通,保证电机电流能通过,仍形成通路。

为保证三相输出电压对称,在旁路故障功率单元的同时,另外两相对应的两个功率单元也同时旁路。对于6 kV的变频器每相由7个功率单元串联而成,当每相1个单元被旁路后,每相剩下6个功率单元,输出最高电压为额定电压的85%,输出电流仍可达到100%,输出功率仍可达到85%左右,对于风机、水泵负载转速仍可达92%以上,基本能维持生产要求,大大提高了系统运行的可靠性。

3.2.2 变压器柜

主要包括为功率单元供电的移相变压器,还有输入侧的电压、电流检测器件电压互感器和电流互感器,以及温度检测器件温控器。

3.2.3 功率柜

柜内主要对功率单元进行组合,通过每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电,通过对每个单元的PWM波形进行重组,得到非常好的PWM波形,dv/dt小,可减少对电缆和电机的绝缘损坏,无需输出滤波器,输出电缆长度长,电机不需要降额使用,可直接用于旧设备的改造;同时,电机的谐波损耗大大减少,消除了由此引起的机械振动,减小了轴承和叶轮的机械应力。柜内还附带输出电流和电压检测功能。

3.2.4 风机

变压器柜配置6台冷却风机,由温控仪控制其起停,当变压器负荷增大,运行温度上升,当绕组温度达80 ℃时,系统自动启动风机冷却;当绕组温度低至70 ℃时,系统自动停止风机。

当变压器绕组温度继续升高,若达到110 ℃时,系统输出超温报警信号;若温度继续上升达130 ℃,变压器迅速跳闸。柜体上还设置了温度显示系统。

功率柜根据功率大小配置2台具有世界领先技术,德国进口EBM-后向离心式冷却风机(裕量大,单台容量占总排量的50%);如需将热量直接排至室外,可增设风道。

3.2.5 控制柜

控制器核心由高速单片机和工控PC协同运算实现,精心设计的算法可以保证电机达到最优的运行性能。工控PC提供友好的全中文Windows监控和操作界面,同时可以实现远程监控和网络化控制。

控制器还包括一台内置的PLC,用于柜体内开关信号的逻辑处理,以及与现场各种操作信号和状态信号的协调,增强了系统的灵活性。

4节能分析

这里以4# 除尘风机高压变频器改造前后,两年同期相比,以吨钢电耗来分析节能数据(单位:度/吨钢)。具体数据如表1所示。

从上表统计数据看,2006年1月～5月与2007年1月～5月相比较,吨钢电耗有较大幅度下降,下降达:22.76%,其中很大一块的节电是由高压变频器完成的。

从表2数据统计看,2006年1月～5月同2007年1月～5月相比,4#除尘风机共节约用电105.5万度,平均每月节约用电21.1万度,年节电量可估算为:21.1×12=253.2万度。以电价0.51元/度计算,4#除尘风机年节电总额为:253.2×0.51=129(万元)

5结语

从以上分析及运行情况来看,在除尘风机采用高压变频器调速后,由变频器直接控制电机,通过调速驱动除尘风机,提高传动效率。电机的电压、电流明显下降,电机输入功率明显减少。运行工况点明显改善,风门可以全部打开,完全由转速调节流量,对生产操作极为方便、控制精度高、响应速度快、而且高压变频器调速时间可以任意设定,避免了全负荷启动时的大电流冲击,使整个系统工作平稳并有利于除尘风机的维护保养,延长使用寿命。节电率在20%～70%之间,具有巨大的节能效益。

摘要：介绍高压变频器在除尘风机中的应用。阐述变频调速节能原理和节能效果。通过改造,实现除尘风机的高效运行,达到节能降耗的目的。高压变频调速系统采用直接“高-高”变换形式,变频器包括1台内置的PLC,用于柜体内开关信号的逻辑处理,以及与现场各种操作信号和状态信号的协调,根据需要扩展控制开关量,增强了系统的灵活性。由变频器直接控制电机,可以任意设定时间来调速驱动除尘风机,风门可以全部打开,完全由转速调节流量,提高了传动效率。电机的电压、电流明显下降,电机输入功率明显减少,其使整个系统避免了全负荷启动时的大电流冲击,节电率在20%70%之间。

关键词：除尘风机,变频器,输入功率,PLC

参考文献

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篇4：高压变频器在除尘系统的应用

【摘 要】高压变频器实现了对除尘风机的无极调速，满足了生产工艺过程对电机调速控制的要求，达到高效率和高质量的目的，可以大幅度的节约能源，降低成本。

【中图分类号】TN773.1 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0159-01

1.引言

在高炉出铁的过程中，出铁场会产生大量的灰尘、烟气以及一些有害物质，除尘系统将这些有害物质进行处理。根据炼铁工艺，高炉每天平均出铁12炉，在出完铁20---30分钟后，出铁场基本没有灰尘，烟气。安钢炼铁厂1号高炉除尘风机采用800KW电机拖动，除尘风机在生产过程中处于工频状态运行，风机启动后电机按额定转速运行，通过调节风门挡板的开度来调节风量，以满足生产工艺要求。除尘风机的使用率大约70%左右，造成大量的电能浪费，另外，由于风机直接启动振动大，而且启动电流约是额定电流的3—7倍，对电网，电机等冲击大，因此，对出铁场除尘风机进行高压变频技术改造。

2.变频改造

目前，主流的高压变频器产品主要有三种类型：（1）电流源型； （ 2 ）三电平型变频器；（3）单元串联多电平型变频器。目前在国内，基于低压 I G B T功率单元串联的高压变频器逐渐成为市场主流。单元串联多电平型变频器采用多个低压的功率单元串联实现高压，输入侧的降压变压器采用移相方式，可有效消除对电网的谐波污染，使其负载下的电网侧功率因数接近1，输出侧采用多电平正 弦PWM技术，可适用于任何电压的普通电机。另外，在某个功率单元出现故障时，可自动退出系统，而其余的功率单元可继续保持电机的运行，减少停机造成的损失，并且系统采用模块化设计，可迅速替换故障模块。

2.1 电机、变频器技术参数

（1）电机参数

型号

高压变频器主要由变频单元柜，变压器柜和旁路柜组成。在原高压配电室东侧新建长14米，宽10米，高5米的配电室。配电室内安装高压变频设备。

（1）变频单元柜保证整个调速系统的安全可靠运行。功率单元是高压变频调速系统的主体部分，电源电压及频率的改变在这里完成。功率单元的前端与变压器连接，接收变压器供给功率单元的电源，由具有相同结构和功能的多个功率单元串接成星型连接的三相高压电源，以该电源作为高压电动机的输入电源。串接后的三相高压电源，通过控制机的控制，可以实现频率及电压的改变，从而实现对高压电动机的调速。

（2）变压器柜是高压变频调速系统的供电中心。变压器柜是一台特殊结构的干式整流变压器，其原边通过旁路柜内的高压隔离开关与电网相连，而副边绕组则根据电压等级和变频功率单元的级数分为多组，与功率单元内的功率单元连接，为所有功率单元供电。变压器的多组副边绕组经过移相向功率单元供电后，可以构成几十到几百余脉冲系列的多级移相叠加的整流方式，这样可以大大改善网侧的电流波形，提高网侧的功率因数，无需任何功率因数补偿及谐波抑制装置便可将负载下的网侧的功率因数提高到0.95以上。

（3）旁路柜接收网侧的高压电源，通过输入高压隔离开关向变压器柜内的变压器的原边供电，同时，将功率柜内的功率单元输出的高压电源经高压隔离开关送至高压电机。在旁路柜内装有旁路高压隔离开关系统，以保证在变频调速系统出现故障时，用户设备仍可以工作。如图3所示：

QF：变频器输入侧的高压开关柜

KM1、KM2、KM3、KM4：高压变频器内置真空接触器

QS1、QS2：高压变频器内高压隔离开关

旁路柜通过KM3、KM4的控制，可自动或手动在变频状态和工频状态之间切换。变频状态下，KM3闭合，KM4断开，变频器控制电机；工频状态下，KM3断开，KM4闭合，在切换至工频带动电机。

3.改造后的效果：

3.1风机变频改造后，通过计算，节能在38%以上，改造具有显著的经济效益。

3.2采用变频调节后，避免了启动对电机的冲击，系统实现软启动，电机逐渐加速，基本上没有对电机的冲击，并且启动噪音小。由于启动缓慢，减轻了启动机械转矩对电机的机械损伤，有效的延长了电机的使用寿命。另外，转速的降低也相应地延长了许多零部件的寿命，特别是轴承的寿命。

3.3采用变频调节后，启动时间相应延长，电机启动电流大大降低，减少了对电网的冲击。

3.4采用变频调节后，降低了对电网质量的污染，电机网侧功率因素大于0 .9 5，并且变频器输入输出谐波含量非常低，不需要滤波器就可以达到国家标准要求。

篇5：高压变频器的主要应用

高压变频器在煤矿皮带运输机中的应用

闫国刚 八宝煤业（集团）公司

高压变频器在煤矿皮带运输机中的应用

摘 要:本文主要介绍了国产高压变频器在煤矿皮带运输机中的应用情况。针对由2台高压异步电机拖动的皮带运输机，采用了一系列方法成功的解决了皮带运输机运行中的同步、功率平衡、调速等问题。成功地应用在白山八宝煤矿主提升皮带机。应用情况表明，改造是成功的。

关键词：高压变频器 功率单元串联多电平煤矿皮带运输机 同步控制 调速

一、引言

随着电力电子技术、控制技术和电力器件制作工艺的进步，变频器技术发展迅速，尤其是国产变频器的发展更是如此，国产变频器经历了一段曲折的路程，现在走上了飞速发展的时期，国产变频器在风机、水泵等一般负载上的应用已成熟，但在提升机、皮带运输机等特殊负载上的应用实例还不多。矿用皮带输送机一般都采用工频拖动，液力耦合器传动，存在传动效率低、启动时电流冲击及机械冲击大、无法平衡功率等问题，造成了系统运行不经济；皮带及皮带架子损坏和液力耦合器及减速机磨损严重，维修及维护成本高；存在无功环流损耗。因此，对皮带运输机进行变频改造，不但大大减轻皮带机各环节的损坏程度，有利于降低企业生产成本，提高企业经济效益，还符合国家建设节约型社会的主题，具有非常现实的经济意义和社会意义。

二、煤矿皮带运输机的变频改造

1、皮带运输机的工作原理

皮带运输机是通过电机驱动滚筒，靠皮带和滚筒间的摩擦力牵引皮带，皮带通过张力变形在支撑辊轮上运动。皮带是一个弹性体，在静止或运行时皮带内贮藏了大量的能量，在皮带机起动过程中，如果不加设软起动装置，皮带内贮藏的能量将很快释放出去，在皮带上形成张力波并迅速沿着皮带传输出去，过大的张力波极易撕断皮带。因此，带式输送机必须加设软起动装置。目前煤矿采用的软起动装置绝大部分是在电机和滚筒间串接液力偶合器。

2、皮带运输机的运行工况

原皮带机是双主动辊驱动，采用两台电机拖动，电机功率为220KW，减速机传动比为55.49，起动方式是采用直接起动，即一台电机先送电起动，间隔1秒左右，起动电流降下来后，另一台电机再送电起动。在电机与减速机之间采用液力耦合器连接，以减小机械冲击。皮带机起动起来以后始终以一个速度运行，皮带运行速度为2米/秒。

3、变频改造的必要性

原系统采用液力偶合器解决了皮带机的起动问题，但仍具有明显的缺点：(1)只能在空载时起动，起动电流大。采用液力偶合器时，电机必须先空载起动。起动电流为电机额定电流的5--7倍。很大的瞬间起动电流会在起动过程中产生冲击，起动瞬间会使电网电压下降，影响电网内其它用电设备，另外，还会引起电机内部机械应力和热应力发生变化，对机械部分造成严重磨损甚至损坏。(2)液力偶合器长时工作时，引起液体温度升高，熔化合金塞，引起漏液，增大维护工作量，污染环境。(3)采用液力偶合器时，皮带机的加载时间较短，容易引起皮带张力变化，容易引起皮带断裂和老化，因此对皮带强度要求较高，另外，起动速度快，突然起动加速，对减速机及皮带架子等机械部分的机械冲击相当大，对其造成的损坏程度也很大，相对减少其使用寿命。(4)皮带运输机系统采用两台电机驱动，存在两台电机间的功率不平衡问题，重载时更为明显，直接影响了皮带运输机的最大运量。(5)原系统不能实现调速，在皮带检修时，皮带速度快，增加了工人检修的难度。

三、皮带机变频器的技术特点

吉林八宝煤业有限责任公司强力皮带运输机皮带运输机担负着井下煤炭外运的任务，一旦皮带运输机出现故障就会使全矿停产，直接影响煤矿的产量，故对变频器的可靠性要求极高；又由于井下设备与皮带运输机共用，故要求变频器对电网有较低的的谐波干扰。故皮带机变频器具有以下技术特点，适应皮带运输机的特点和现场工况，1.基本技术与性能要求

1.1.变频装置输出谐波及对电网反馈的谐波符合IEEE519 1992及中国供电部门对电压失真最严格的要求，高于国标GB14549-93对谐波失真的要求。输入功率因数高（大于95%），电流谐波小（远小于国家标准5%），不需要功率因数补偿和谐波抑制装置就可满足现场条件。

1.2.变频装置对电网的波动有较强的适应能力，在-10％～＋10％电网电压波动时，可满载输出；可以承受-20％、+15%的电网电压波动而正常运行，完全适应煤矿恶劣的电压环境。

1.3.变频装置带故障自诊断功能，对所发生的故障类型及位置提供中文指示，能在就地显示并远方报警，便于操作人员和检修人员能及时辨别和解决所出现的问题。1.4.变频器的最大输出力矩不小于电动机额定力矩的200%，运用提升机变频器起动控制技术，可使电机能在较大的重载下启动，可适应负载的突变。

1.5.变频器能够对2台电机的同步启动、停止功能。在运行过程中能够自动地实现转差调节和功率平衡调节；

1.6.变频器采用5速度段控制，每个速度段可分别设置，简化了操作工的操作步骤。2.皮带运输机变频调速系统 2.1.变频器主回路图

皮带运输机采用一拖一方式，其主电路如图1所示。

两台变频器分别拖动两台电机，K1、K2组成变频通路，K3为工频旁路通路。

2.2.变频器控制系统

变频器采用远程控制，操作工可远程开机、停机以及监测变频器运行参数和运行状态；变频器采用波段控制，共分5个波段，可根据工况要求事先设好这5个速度段，操作工可根据实际工况来自由选择运行速度；两台变频器之间可实现联动控制（可在操作界面设置）；变频器具有自动功率平衡功能，可实现两台电机的同步运行。2.3.变频器的运行方式

双机运行：两台变频器都必须设为双机运行，并且其中一台设为主机，另一台设为从机，当两台变频器都具备起动条件后，变频器的开机操作才有效；变频器运行后，主机按给定频率运行，另一台跟随运行，两台变频器各自实时检测输出电流、电压等参数，经过内部运算获得电机的转差率、转速、功率等，这时从变频器再与主控变频器的相应运行参数进行比较，获得两机的运行偏差信号，经从机CPU运算后输出新的PWM控制信号，来调整从机的输出频率和功率，以实现变频器的同步运行和自动功率平衡。

单机运行：两台变频器都可设为单机运行，当设为单机运行后，只能起动其中一台变频器，两台变频器无关联。2.4.变频器保护功能

变频装置系统有过压、过流、欠压、短路、过载、过热、缺相等保护功能。变频器可与原皮带机综合保护装置如烟雾、打滑、跑偏、煤位、瓦斯、纵向撕裂、急停等对接，并完成各项安全保护性能，具体综合保护处理方案可由用户在人机界面上设定。一旦出现系统出现故障，变频器将发出声光报警信号。所有故障情况及故障位置，均在人机界面上显示出来，便于用户根据故障情况采取相应措施。

四、变频改造后的运行效果及分析

1.真正实现了皮带运输机系统的软起动

运用变频器对皮带运输机进行驱动，运用变频器的软起动功能，将电机的软起动和皮带机的软起动合二为一，通过电机的慢速起动，带动皮带机缓慢起动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放，使皮带机在起动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害。2.实现皮带机多电机驱动时的功率平衡

应用变频器对皮带机进行驱动时，采用主从控制，实现功率平衡。

3.降低设备的维护量

变频器是一种电子器件的集成，它将机械的寿命转化为电子的寿命，寿命很长，大大降低设备维护量。同时，利用变频器的软起动功能实现皮带运输机的软起动，起动过程中对机械基本无冲击，也大大减少了皮带机起动时对皮带架子及减速机等机械部份的冲击及损坏。不但减少了事故率以及维修量，同时降低了维修费用，4.方便皮带检修

采用变频调速后，可将皮带机运行速度降到很慢，解决了以前由于皮带机运行速度过快而难于检修皮带的问题，缩短了检修时间，提高了皮带的检修效率。

5.提高运输能力

改造前，若想提高皮带运行速度很难，因为皮带速度越高，要求减速机的减速比越小，电机的功率越大，起动时对电气及机械系统的冲击越大，相对带来的损害也越大，采用变频起动后，由于起动为软起动，速度是从零开始慢慢增加，所以即便提高皮带运行速度，也不会增加电气及机械方面的起动冲击能量，不会带来不良影响，经改造后，减速机的传动比由原来的55.49改为45，电机功率由原来的220KW改为280KW，皮带运行速度由原来的2米/秒提高到2.5米/秒，皮带机的运行速度增加了25%，提升能力由原来的188吨/小时提高到230吨/小时，大大提高了皮带机的运输能力。6.节约能源

通常情况下，煤矿用电机在在设计选型时都留有较大的裕量，工作时绝大部分不能满载运行，电机工作于满电压、满速度而负载经常很小，也有部分时间空载运行。由电机设计和运行特性知道，电机只有在接近满载时才是效率最高、功率因数最佳，轻载时降低，造成不必要的电能损失。这是因为当轻载时，定子电流有功分量很小，主要是励磁的无功分量，因此功率因数很低。采用变频器驱动后，在整个过程中功率因数达0.9以上，大大节省了无功功率。

采用变频器驱动之后，电机与减速器之间是直接硬联接，中间减少了液力偶合器这个环节。而液力偶合器本身的传递效率是不高的，并且液力偶合器主要是通过液体来传动，而液体的传动效率比直接硬联接的传动效率要低许多，因而采用变频器驱动后，系统总的传递效率可提高5%～10%。

在变频运行中，在运煤量不大的下或空载的情况下，可将皮带机的运行速度降低，也可节约一部分电量。

从整体上看，虽然皮带机的电机功率增大了，传动比减小了，皮带运行速度提高了，提升能力提高了，但用电量相对减少了，据不完全统计，改造后吨煤电量可减少0.46度，按06年120万吨产量计算，年节约电量为55.2万度，仅电费每年可节约25万元。

篇6：高压变频器的主要应用

HIVERT高压变频器在矿山排废系统中的应用分析

由于矿山排废系统--砂泵站水隔离浆体泵这种负载的特殊性,高压变频器与其的.配套使用能在很大程度上提升现场的生产工艺需求和达到为企业节能降耗的目的.

作 者：刘铁成 Liu Tiecheng 作者单位：北京合康亿盛科技有限公司,100043刊 名：电气应用 ISTIC PKU英文刊名：ELECTROTECHNICAL APPLICATION年，卷(期)：24(3)分类号：关键词：矿山排废系统 高压变频器 水隔离浆体泵

篇7：高压变频器的主要应用

摘要：根据山东十里泉电厂供水泵应用高压变频调速装置的实效，说明国产高压变频调速装置的技术已日趋成熟，大力推广应用它所带来的经济效益和社会效益是十分可观的。

关键词：高压变频调速；水泵流量调节；节能

引言

山东十里泉电厂是一个具有5台125MW，2台300MW及一台140MW机组的中型电厂。

十里泉发电厂目前由30km外的水源地供水，水源地共装有5台水泵，均由560kW/6kV高压电动机拖动，多数情况下启动1～2台泵就可满足发电要求，采用手动节流调节方法控制水流量。如果节流阀开度不大、并且水流量足够，则停一台水泵；如果节流阀全开仍不满足水流量要求，则再开启一台水泵，由于管道长达30km，且节流阀始终处于调节状态，如选择一台水泵进行变频调速改造，节流阀全开，实现恒水压控制，不但具有良好的节能效果，泵站的`控制特性也大为改善。

1 高压变频调速装置选型依据

对于6kV等级，目前主要有3种方式的高压变频装置：单元串联多电平型、三电平型和电流源型。由于单元串联多电平方式容易实现冗余运行，在单元故障时能进行旁路而不影响电动机连续运行，并且具有谐波小、dv／dt低、技术成熟等显著优点，因此，决定采用这种方式的高压变频器。

在对国内外各厂家的单元串联多电平高压变频装置，进行性能价格比较和运行可靠性评估后，选用了上海发电设备成套设计研究所和上海科达机电控制有限公司生产的MAXF700－6000/750型高压变频调速装置，该类型产品具有如下6个特点：

1）功率单元冗余运行、故障时自动快速旁路，确保电机正常运行；

2）可在线更换功率单元，不须停机；

3）采用无极性电力电容代替电解电容，提高了装置寿命和整体可靠性，内不须更换电容；

4）采用特制散热器，使功率单元温升低，装置体积减小（宽3800，深1200，高2200）；

5）输出dv/dt低（在500V以下），电动机绝缘不受损害；

6）电网自动重合闸后继续运行。

2变频运行的其它优点

该泵站经高压变频改造后，除了节能外，水流量控制特性以及电动机和泵的运行特性明显改善，主要有以下6项优点。

1）实现恒母管水压控制操作人员只须改变母管压力设定值，不再调整节流阀，运行自动化程度大为提高，运行和维护工作量降低。

2）管道压力降低原来节流调节时，流量变小时，管道压力反而升高，容易爆管，不利于管道安全运行，而采用变频调节后，流量变小时，管道压力亦变低。

3）电动机软启动避免水泵频繁启停经测量，变频运行时起动电流<5a，而工频直接起动电流>300A，因此，变频运行完全消除了因直接启动造成的对电动机和电网的冲击，降低了电动机故障率（电厂电动机因直接启动造成故障已屡见不鲜）。

4）功率因素提高从电网侧看，工频运行时功率因数为0.85左右，变频运行时功率因数达到0.95，因此，即使同样是满负荷运行，变频运行时，高压输入电流明显比工频运行时小，这也有利于节能和设备安全运行。

5）电机和泵运行寿命延长设备转速降低后，运行噪声降低，磨损减少，设备寿命延长。

6）控制响应速度增快改变水压设定值后，装置迅速改变运行转速，使母管水压迅速跟踪设定值。

3 现场实际操作

交流会上来自山东黄台，德州，石横，白杨河，里彦，聊城，凯赛，皱县，莱城，临沂，威海，危房，滕州，辛店，章丘，青岛等17个电厂及上海宝钢电厂等50余名代表，在现场进行了实地操作，并重点观察了以下4项试验。

>1）单元切换和自动平衡试验在额定负荷时，切换1～15中任意功率单元，电动机始终保持连续运行，且单元投切后三相电压电流保持平衡。

2）自动手动切换试验在自动恒水压控制和手动恒频率控制之间切换，装置运行频率和水压波动不超过规定值。

3）自动运行时阶跃响应试验由于变频泵在运行时，要承受工频泵的开停冲击，这相当于约20％的阶跃信号，因此，试验时，在自动运行状态下对设定值施加20％阶跃变化，超调量和振荡次数不超过规定值。

4）变频泵运行时，工频泵投切试验系统自动运行时，当升高设定值到装置给出“压力过低”报警信号时，投入一台工频泵，此时变频泵自动降低转速并将母管压力调节到设定值，超调量和振荡次数不超过规定值，报警信号自动消失。当降低设定值到装置给出“压力过高”报警信号时，切除一台工频泵，此时变频泵自动降低转速并将母管压力调节到位，超调量和振荡次数不超过规定值，报警信号自动消失。

4 节能效果

高压变频调速装置投入运行后，节流阀全开，采用远方自动恒水压控制方式，平时操作值班人员只须改变压力设定值（在操作室用按钮进行升降设定），多数情况下，变频器运行在40Hz左右，功率270kW左右，高压输入电流不到30A，而50Hz定速运行时功率约530kW，高压输入电流60A左右。

运行平均负荷按0．95×560kW计算，每年运行300天，即7200h，节电1340MWh。按上网电价计算，两年不到便可收回投资，如按电的售价算，因为该装置投资不到73万元，则一年就可以收回全部投资。

5 结语

篇8：超大功率高压变频器的应用研究

0 前言

根据所需风量及其要求, 新元公司韩庄主扇选用航空工业沈阳发动机研究所风机厂AGF606-3.8-2.0-2型轴流矿用通风机两台 (配备电动机功率6000kW, 电压10kV) , 一台工作, 一台备用。由于矿井前后期负压变化很大以及为了满足不同运行工况的要求, 风机动叶角度可进行停机联动调节。高压变频调速装置选用了两套荣信公司生产的RHVC-A10/7500-F型大容量高压变频器, 分别拖动两台风机。高压变频器采用功率单元串联多电平技术, 谐波成分小, 功率因数高。

1 通风设备技术特征

通风机型号:AGF606-3.8-2.0-2动叶外径:3800mm

轮毂直径:2000mm;叶轮级数:2;

电动机型号:YKS1000-8;额定功率:6000kW;额定电压:10000V;

额定电流:413A;转速:746r/min;

反风方式:停机后, 直接反转实现反风。

2 变频调速装置主要参数及特点

2.1 主要技术参数

变频器型号:RHVC-A10/7500-F适配电动机:10kV/6000kW变压器:7500kVA。

技术方案:交-直-交、高-高方式谐波:电压≤4%;电流≤4%。

2.2 变频控制方案

1) 变频装置类型选用交-直-交多电平高-高方式;

2) 具有良好的频率调节性能, 能根据负荷的变化及时有效地实现频率调节。

3) 采用多脉波整流, 整流脉波不低于48脉波以消除变频调速系统产生的频率低于30Hz的谐波, 对电网谐波的影响减至最小, 对本体控制系统就地控制柜无谐波影响。

4) 变频装置设以下保护:过电压、过电流、欠电压、缺相保护、短路保护、超频保护、失速保护、变频器过载、电动机过载保护、半导体器件的过热保护、瞬时停电保护等, 并能选择性的联跳输入侧10kV开关, 同时进行故障报警并将故障信号发送到风机控制系统, 由风机控制系统启动备用风机运行。

5) 变频装置带故障自诊断功能, 能对所发生的故障类型及故障位置提供中文指示, 能在就地显示并远方报警, 便于运行人员和检修人员能辨别和解决所出现的问题。

2.3 变频控制性能特点

1) 通过变频装置调节风机转速, 是使扇叶角度调节在高效率区工作, 然后通过变频装置改变风机转速来调节风机为所需风量, 即调节工况点 (风量、风压) , 使风机在最佳工况点、最高效率区运行, 节能效果显著。

2) 变频装置在调速节能的同时, 也兼有主通风机软启动功能。主通风机功率很大, 直接启动电流非常大, 对电网的冲击严重, 对风机扇叶、轴和电动机的绝缘等造成威胁。有了变频装置的软起功能, 风机的启动冲击和影响不复存在, 将大大延长电动机、风机及扇叶轴等的寿命, 降低维护和维修费用。

3) 变频器的使用将大大提高系统的可控性。通过PLC控制器和上位机实现自动控制, 系统监控范围包括:高低压配电、风门开关过程、变频器输出频率、电动机各种保护、风机风量、压力、震动等方面, 可完全实现闭环自动控制。

3 高压变频调速装置系统原理

3.1 变频系统主接线原理图 (图1)

1) 变频运行:QF1与QF2闭合、QF3断开, 1号变频器拖动1号主扇变频运行;或QF4与QF5闭合、QF6断开, 2号变频器拖动2号主扇变频运行。

2) 工频运行:QF1与QF2断开、QF3闭合, 1号主扇工频运行;或QF4与QF5断开、QF6闭合, 2号主扇工频运行。

3) 闭锁:当QS3闭合时, 风机系统同一时刻只能有一台电动机在变频下运行, 当QS3断开后, 系统同一时刻只能有一台电动机可工频旁路运行。

4) 变频切换至工频:当风机在高效率区工作或接近满负荷时 (即节电效果不明显时) , 主扇在变频拖动下完成启动后, 变频器停机, 变频器输出柜开关断开, 在风机还处于高速运转状态下, 快速自动投入本机工频旁路拖动主扇运行。

3.2 变频器拓扑结构[1]

变频单元串联多电平技术的高压变频输入侧的整流变压器是采用绝缘等级为H级的干式变压器, 原边绕组连接到电网的10kV高压输入端, 副边有24个二次绕组, 采用延边三角形设计, 在高压变频器每相分为8个不同的相位组, 互差一定的电角度, 经整流形成48脉波的二极管整流电路结构。

每个变频功率单元交流电源电压为720V, 则8个串联叠加后相电压就变为10kV。同样的把相同的3组以相差120°组成3组星型连接时, 就构成三相交流高压且线间电压为10kV。因此, 每个交流电源如果是由单相输出720V的变频器产生, 便可以得到额定为10kV的可变电压可变频率的高压电源也就是10kV高压变频装置。通过高压变频控制机控制每个变频功率单元的单相输出电压幅值和频率来控制施加在电动机上的正弦波高压幅值和频率, 从而按要求控制电动机速度。

3.3 变频功率单元[1]

功率单元串联多电平高压变频器的一个功率单元原理如下:

它是基本拓扑为交-直-交三相不可控整流/单相逆变的变频器, 即此变频器是三相720V交流输入, 单相720V交流输出。整流侧为二极管不可控整流, 将输入的三相交流整流并经电容滤波成直流;逆变侧为IGBT模块的H桥单相逆变, 通过对IGBT逆变桥进行正弦调制的PWM控制, 可将直流逆变得到正弦PWM单相0～720V交流输出。

4 变频节能分析

4.1 理论基础

轴流风机因为扇叶角度可以调整能够取得一定的节能效果。但因为具体通风系统的工况点在不同时期是变化的, 一台主通风机没有办法兼顾各个时期的工况, 因此在某些时期风机是工作在低效率区的, 所以仅是依靠调节扇叶角度调整工况点仍然比较耗能。

风机属于平方转矩负载, 风机的风量Q与转速n成正比, 而风机的功率P与转速n的立方成正比。

风机风量Q=k1n

风机风压H=k2n2

风机功率P=k3n3

采用变频装置以后, 通过变频降低风机转速为主, 配合扇叶角度调整为辅, 将风机的各个时期的工况点调整到比较高的效率区, 风机电能消耗将大幅度降低。

4.2 节能核算[1]

经核算, 正常通风时期需要通风机风量为600m3/s (已含漏风系数及风量富裕系数) , 风压为:容易期2558Pa, 困难期5460Pa。以下对节电效果最不明显的困难期 (风量为600m3/s, 5460Pa) 为例进行节能核算:

a) 不上变频仅调整扇叶角的能耗核算

不上变频时, 风机速度不变化一直工作在额定转速740r/min。此时的风机特性曲线如图2所示。依据困难期的“风量600m3/s, 风压5460Pa, 阻力系数R2=0.015167”和通风管网特性曲线方程H=R2×QP2P, 核算出此阶段的矿井管网阻力特性曲线如图2曲线Ⅱ。此时只能将扇叶角度调整到0°的角度, 0°风机特性曲线与通风管网特性曲线的交汇点为实际工况点, 则实际工况点为 (风量为615m3/s, 5737Pa) , 在风机的0.88效率区.根据通风机性能曲线通风机工况点参数, 计算电机实时功率。

风机轴功率

考虑电动机的效率0.967, 则实际耗电为:4009kW/0.967=4146kW

(n=740r/min)

b) 变频调速系统能耗核算

当扇叶在0°的角度时工况点交到 (风量为615m3/s, 5737Pa) , 而此时仅需风量600m3/s, 风机风量Q=K1n, 所以风机转速应同比降低, 故通过变频装置控制风机速度降低为:

undefined

则:n1=722r/min, 风机速度调整到722r/min, 则此时风机轴功率:

P= (n2/n1) 3×P1

= (n2/n1) 3× (Q×H) / (1000η)

= (722/740) 3× (615×5737) / (1000×0.88)

=0.929×4009

=3724kW

考虑变频装置的效率0.97, 电动机的效率0.967实际耗电为

3634kW/ (0.97×0.967) =3970kW

c) 年节电费

全年的节电为 (4146-3970) kW×8760h=858480kWh=154万度, 按0.46元/度核算, 每年节约电费约71万元。

5 应用效果

1) 节电效果显著。一方面, 采用变频调速装置使风机不再处于 (一定风叶角度下) 满负荷工作状态, 电动机实时功率明显降低, 风机运行在高效区, 从而节约了大量电能;另一方面, 利用调节频率来调节风机转速, 按需调节风量, 大大减少了为了调节风机工况而进行调节风叶角度的停机启动次数 (6000kW通风机每次起机电费在25万元以上) 。

2) 维护量减少。采用变频调速装置启动平稳, 低速运行, 风机的振动、噪声和温度明显降低, 相应地延长了风机组件和零部件的寿命。延长了检修周期, 减少了检修工作量, 节约大量维护费用。

3) 避免了对电网的冲击。风机采用变频调速装置软启动, 降低了启动扭矩和启动电流, 对电网无冲击。

4) 风机自动化程度提高, 可操作性增加, 改善了工人的工作条件。风机在正常运行时噪声明显降低, 改善了值班人员的工作环境。

6 结语

煤矿主通风机采用变频调速装置, 不但实现了软启动, 降低了启动扭矩和启动电流。而且可根据巷道的风量需求方便地进行调速, 提高了主通风机的控制水平, 降低了电能消耗, 应用效果十分理想。

摘要：为了实现节能降耗, 新元公司对韩庄主通风机启动和运行方式进行技术改进。通过对改进前后主通风机运行情况的对比分析, 表明改进后电能大幅度降低、主通风机的控制水平也得到提高。

关键词：超大功率高压变频器,节能分析,应用效果

参考文献