合康高壓變頻器（6kV~10kV）在礦井主扇風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

　　一、引言 　　主扇風(fēng)機(jī)是礦山企業(yè)為礦井送風(fēng)的主要設(shè)備。設(shè)備性能的優(yōu)劣直接影響著礦井安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)行狀況。目前，國(guó)陽(yáng)二礦維運(yùn)區(qū)北茹風(fēng)機(jī)房使用兩臺(tái)軸流式風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)型號(hào)為AGF 606 -3.2-2.0-2，其電機(jī)型號(hào)為Y9001-8。之前由于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)等因素的影響，導(dǎo)致我礦風(fēng)機(jī)存在效率低、能耗高、“大馬拉小車”的現(xiàn)象。為此，采用高壓變頻器對(duì)軸流式風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的總體目標(biāo)。 　　二、HIVERT型高壓變頻器在主扇上的應(yīng)用 　　1、主扇風(fēng)機(jī) 　　國(guó)陽(yáng)新能二礦共有5臺(tái)主扇風(fēng)機(jī)運(yùn)行，南山風(fēng)機(jī)、外南溝風(fēng)機(jī)、桑掌風(fēng)機(jī)、龍門風(fēng)機(jī)、北茹風(fēng)機(jī)，啟動(dòng)方式分別為頻敏電阻啟動(dòng)、可控硅勵(lì)磁啟動(dòng)、軟啟動(dòng)、直接啟動(dòng)、可控硅勵(lì)磁啟動(dòng)。 　　2、北茹主扇風(fēng)機(jī)變頻改造　 　　大型同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)是個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題。如果用減壓?jiǎn)?dòng)，不但需要很大的變壓器、電機(jī)結(jié)構(gòu)又相對(duì)復(fù)雜，且啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)有較大的沖擊。原北茹風(fēng)機(jī)采用同步電動(dòng)機(jī)可控硅勵(lì)磁啟動(dòng)?，F(xiàn)北茹更換為AGF 606 -3.2-2.0-2型風(fēng)機(jī)，采用三相異步電動(dòng)機(jī)變頻啟動(dòng)。變頻器為北京合康億盛變頻科技股份有限公司生產(chǎn)的HIVERT-Y 06/500型高壓變頻器（如圖1所示）。

圖1 北茹風(fēng)機(jī)房高壓變頻器

　　北茹使用合康高壓變頻器啟動(dòng)風(fēng)機(jī)（如圖2），首先確認(rèn)配電室母線已得電，合上變頻受電開(kāi)關(guān)，操作變頻啟動(dòng)柜按鈕，之后合上切除變頻柜開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。變頻器啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，通過(guò)對(duì)輸入電動(dòng)機(jī)電壓電流的調(diào)節(jié)控制，提高了風(fēng)機(jī)滿載運(yùn)行功率因數(shù)，節(jié)約電能，減小啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

圖2  電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)一次接線圖

　　3、變頻器的重要作用 　　（1）變頻器節(jié)能 　　變頻器調(diào)速節(jié)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(diǎn),對(duì)應(yīng)風(fēng)量qv1。此時(shí)風(fēng)機(jī)軸功率PF與矩形qv1AH10的面積成正比。若欲將風(fēng)量減半，使用擋板控制時(shí)，則新的h0=f(qv)曲線與H=f(qv)曲線相交于B點(diǎn)，此時(shí)風(fēng)機(jī)軸功率PF正比與qv1AH10的面積。由圖可見(jiàn)，兩者面積相差不大。如果采用調(diào)速方法將風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降為n2，對(duì)應(yīng)的h0=f(qv)與H0=f(qv)曲線相交與C點(diǎn)，此時(shí)與風(fēng)機(jī)軸功率PF成正比的矩形的面積qv2CH30明顯減少。這說(shuō)明軸功率下降了很多,節(jié)能效果十分明顯。

  　?。?）變頻器特點(diǎn)

　　高壓變頻器的功率單元進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)，使日常維護(hù)工作更加方便。合康變頻器的輸出電此變頻器的轉(zhuǎn)矩提升功能，提升了風(fēng)機(jī)低頻運(yùn)行時(shí)的輸出電壓，提高了低頻運(yùn)行時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)速(飛車)啟動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)中再啟動(dòng)，滿足了生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)連續(xù)性的要求。此變頻器具有瞬時(shí)停電功能，逆變可以充電，保證電網(wǎng)系統(tǒng)在瞬間掉電時(shí)仍可以正常運(yùn)行。改造后，具備同步投切功能，實(shí)現(xiàn)電機(jī)在電網(wǎng)與變頻之間“無(wú)擾動(dòng)”切換，減小了對(duì)風(fēng)機(jī)及電網(wǎng)的沖擊。變頻器人性化設(shè)計(jì)，人機(jī)界面操作容易，功能強(qiáng)大。 　　HIVERT高壓變頻器還具有以下保護(hù)功能、特性： 　?、偻ㄟ^(guò)高壓變頻器還可以具有缺相保護(hù)； 　?、谶^(guò)壓保護(hù)； 　　③過(guò)熱保護(hù)； 　?、芟蘖鞴δ?； 　?、菘刂齐娫垂收线B鎖保護(hù)； 　?、蘅刂齐娫措p路冗余； 　　⑦功率單元與控制器光纖通訊，完全電氣隔離； 　?、嘞到y(tǒng)閉環(huán)運(yùn)行，可由用戶設(shè)定的現(xiàn)場(chǎng)被控量（比如壓力、溫度等）的期望值，來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。 　　三、技術(shù)探討 　　在北京合康公司生產(chǎn)的HIVERT-Y 06/500型高壓變頻器安裝使用過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)并總結(jié)了一些此變頻器在實(shí)際運(yùn)用中出現(xiàn)的問(wèn)題，共同探討。 　　1、啟動(dòng)柜中增加變頻器受電開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)變頻器自控一體化。建議啟動(dòng)柜可設(shè)計(jì)為雙層，上層為變頻器受電柜（包括綜合保護(hù)裝置），下層為啟動(dòng)柜。 　　2、用于大功率設(shè)備的高壓變頻器，可增加“自動(dòng)化集成監(jiān)控系統(tǒng)”。實(shí)現(xiàn)高壓電源接入時(shí)，在控制器上可看到實(shí)際電壓的顯示，在液晶屏上能看到“ABC”圖標(biāo)顯示，說(shuō)明高壓已接入，并且可保證相序正確。 　　3、實(shí)際風(fēng)機(jī)運(yùn)行中，變頻運(yùn)行在20Hz~25Hz時(shí)，工頻柜綜合保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)警。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)分析，變頻器輸出電流經(jīng)過(guò)星點(diǎn)柜進(jìn)入工頻保護(hù)裝置，變頻器內(nèi)電流存在差流。 　　4、變頻器與風(fēng)機(jī)連接過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)接口模塊有許多重復(fù)接口。建議可根據(jù)用戶需求定做接口模塊，節(jié)約成本。 　　5、增加能夠監(jiān)控風(fēng)機(jī)風(fēng)量的自動(dòng)監(jiān)控裝置，在變頻器閉環(huán)運(yùn)行時(shí)可根據(jù)風(fēng)量自動(dòng)調(diào)節(jié)頻率，節(jié)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(dòng)機(jī)故障造成變頻器內(nèi)單元爆炸，使故障進(jìn)一步擴(kuò)大。 　　7、由于IGBT在導(dǎo)通過(guò)程中“ 、-”變化，實(shí)際監(jiān)視中，電動(dòng)機(jī)輸出功率參數(shù)和數(shù)值跳躍大不能夠穩(wěn)定在基本參數(shù)內(nèi)，應(yīng)加裝恒流穩(wěn)定變送器，使監(jiān)控更加完善。 　　8、為了更好的監(jiān)測(cè)節(jié)能效果，建議在變頻器中增加一套節(jié)能效果比較系統(tǒng)，最好能夠打印數(shù)據(jù)。 　　9、通過(guò)北茹風(fēng)機(jī)改造，我們對(duì)北京合康高壓變頻器有了一定了解，建議合康公司生產(chǎn)SVG設(shè)備，為供電系統(tǒng)安全節(jié)能提供更多的產(chǎn)品支持。 　　四、小結(jié) 　　改造風(fēng)機(jī)采用變頻技術(shù)后，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)速率更平穩(wěn)，運(yùn)行電流明顯減小，具有很明顯的節(jié)電能力。用高壓變頻器后，啟動(dòng)頻率低、轉(zhuǎn)速低，電流小且平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。避免了用工頻啟動(dòng)時(shí)的大電流大轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)、電纜、開(kāi)關(guān)及機(jī)械設(shè)備的不利沖擊，不僅延長(zhǎng)了電機(jī)等設(shè)備的使用壽命，也減輕了軸承的磨損，提高了設(shè)備的可靠性。 　　HIVERT-Y 06/500型高壓變頻器自投運(yùn)以來(lái)，既保證了裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行，又節(jié)約了能耗，可見(jiàn)在風(fēng)機(jī)上推廣使用變頻器具有很大潛力，可以帶來(lái)很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。