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中压变频器在煤矿主扇风机上的使用

2014-04-11 15:30:26

  中压变频器在煤矿主扇风机上的使用
  The Application of Medium Voltage Inverter on Main Fan in Coal Mine

  山东新风光电子科技发展有限公司  刘殿珍
  山西焦煤集团正兴煤业有限公司  段伟峰
  Liu Dianzhen  Duan Weifeng

  2138qqq.com本文引见了风景牌中压变频器在正兴煤业主扇风机上的使用状况。使用成果表白,接纳中压变频器对煤矿主扇风机装备停止调速节能革新,具有优良的经济效益和社会效益。
  关键词:中压变频器 主扇风机 使用
  Abstract: This paper introduces Fengguang high voltage inverter in Zhengxing Coal Company miners fans in the application. The results showed that the medium voltage inverter energy-saving equipment of mine main fan speed, with good economic and social benefits.
  Key words: Medium voltage inverter   Main fan   Applications
  1弁言
  跟着我国经济的开展,各行各业煤炭的需求量也愈来愈大,各大型煤炭企业纷繁开拓新的矿井来扩大范围,而且操纵各类手艺低落生产成本,因而变频器在煤炭行业的需求也就愈来愈大。
  主扇风机是煤矿透风体系中最重要的一部分,它可以说是每个井下工作人员的呼吸要道,因而它也是煤矿安全生产中最重要的一个环节。长期以来,矿井主扇风机的功率都比较大,并且一天24小时不间断运转,矿井所需的风量都是经由过程调理风门挡板或叶片角度来实现,按照反风及开采前期运转工况要求,所设想的通风机及拖动的电动机的功率,凡是弘远于煤矿一般消费所需的运转功率。风机设想上余量出格大,在相称长的工夫风机不断处在较轻负载下运转,因而,煤矿透风体系中存在着极其严峻的大马拉小车征象,能源华侈十分凸起。
  2 用户引见
  山西焦煤集团正兴煤业有限公司于2009年8月由山西焦煤集团投资有限公司作为主体企业,重组整合偏关县五座煤矿而成,下有九鑫矿、闫家沟矿两座矿井。九鑫矿生产能力为120万吨/年,其主扇风机担当着全部矿井的透风使命,要求安全稳定性极高,由于风机一旦停机,短时间内就将形成全矿无法一般消费,掌握方法接纳调理风门开度的巨细来调解风量,如许,不管消费的需求巨细,风机都要全速运转,而运转工况的变革则使得能量以风门撙节丧失耗损掉了。不只掌握精度遭到限定,并且还形成大量的能源华侈,从而招致生产成本增长,装备使用寿命收缩,装备保护、维修用度高居不下,针对这种情况,矿指导颠末论证,最初决议选用山东新风光电子科技发展有限公司消费的JD-BP34系列中压变频调速器4套对主扇风机停止掌握,革新取得了胜利。
  九鑫矿主扇风机为两台,一用一备,现场1#、2#通风机装备参数不异,上面表1、表2给出1#风机基本参数。现场主扇风机如图1所示。

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  3 风景牌JD-BP34-270F中压三电平变频器引见
  风景牌JD-BP34-270F中压三电平变频器接纳高速DSP和CPLD芯片作为主控器件,主电路接纳三电平或称中点箝位拓扑构造。友爱人机界面能够设置各类参数及及时监测运转形态。海内第一个胜利研制三电平变频器的厂商,产物荣获山东省科技进步奖。
  3.1  产物机能特性
  (1)主电路接纳三电平或称中点箝位拓扑构造,不单能输出较高电压,并且能低落输出电压谐波身分和电压变革率dv/dt,输出波形优良。
  (2)输出端接纳三相RLC低通滤波器,将变频器输出的三相SPWM波滤成正弦波,有利于庇护机电。
  (3)接纳先辈的高速DSP和CPLD芯片作为主控器件,包管变频器的不变运转。易于操纵的人机界面可实现各类参数的设置及运转形态的监控。
  (4)不受电网颠簸影响,机电侧电压不变。增长低频启动电压能够抵偿线路消耗,顺应远距离传输(最远达3000m以上)。
  (5)庇护功用齐备。设有过压、欠压、硬件过流、2倍过流、过载、欠载、温升太高及失速等庇护,并配有机电庇护仪,变频器一旦庇护,会立刻保留毛病数据,便于查找阐发,有用庇护变频器及机电。
  (6)内置PID调节器,可开/闭环运转。
  3.2产物技术规范

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  3.3风景牌JD-BP34-270F中压三电平变频器有关设想
  
本文仅对该变频体系的手艺特性简述以下,与380V级通用变频器不异部门不再赘述。
  (1)主电路与功率器件的挑选
  在PWM电压型380V级变频器中,普通接纳两电平电路。若用两电平电路实现1140V的输出必将要用高贵的高压管或接纳高压管串连构造,因为器件串连静态均压成绩不容易处理,应只管制止。
  本设想的整机方块图如图2所示。

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整机主回路

  此中主电路部门接纳三电平电路或称中心点部位(NeturalPointClamped-Npc)方法,它不单能输出较高电压,并且能低落输出谐波和电压变革率(dv/dt),优良的波形恰是本设想的目的之一。图中的功率开关器件选用西门子的双单位IGBT模块(300A/1700V),接纳两模块并联,整流桥接纳300A/1600V双单位,整流后由两组大电容器相串连构成滤波器,电解电容接纳10000UF/400VDC,六串四并,如图电容器的毗连点即本电路的中心点(三电平的中央电平)。主回路可控硅延时导通,选用350A/1600V的模块。
  (2)载波频次的挑选
  提高载波频次对改进波形、低落噪声大有益处,但是载波频次提高,会使开关消耗增长,以是挑选时必需权衡利弊,本装备中载波频次选为2.0kHz,挑选这个值时思索到了输出端LC低通滤波器电感铁芯的重量身分。
  (3)变频器有关参数设置如表4所示。

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  4革新主回路掌握计划
  
正兴煤业九鑫矿主扇风机为两台,一用一备。风机机电变频器接纳一拖一掌握,风景中压变频调速体系由一次回路进线柜、变频单位柜构成。变频运转时,变频器为机电供给片面的庇护。假如变频器在运转中呈现毛病,立刻将备用风机投入运转,包管煤矿透风消费要求。1#风机中压变频器柜一次回路如图3所示。

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  DL:用户负荷开关
  1#、2#BPQ:JD-BP34-270F中压变频器
  D:220kW/1140V异步电动机

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4 中压变频器运转照片

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5 人机界面运转图

  5 现场使用状况
  正兴煤业九鑫矿主扇风机选用型号JD-BP34-270F风景变频器4套,于2012年7月2日一次性投运胜利。变频运转后,风门局部翻开,运转频次26Hz阁下,不只完整满意煤矿生产工艺要求,并且用户操纵十分便利。变频器运转不变。变频器现场运转如图4所示,人机界面运转如图5所示,变频器运转参数记载如表5所示。

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  风机接纳变频器革新投入运转后,输入电流从72A降落到30A阁下,风机机电功率从113.7kW降落到56.9kW,节电率为(113.7kW-56.9kW)/113.7kW=50%。
  变频革新的其他长处:
  (1)接纳变频器后启动风机时能够实现变频软启动,制止了启动电流对电网及掌握装备的打击,能够有效地耽误电气设备的利用周期。
  (2)按需调理风量,调速范畴宽且调速精度高,制止华侈。停止变频革新后,风机的风量不再需求经由过程改动叶片角度来调理,而是由变频器经由过程调理机电的转速来实现,调理线性度好,因此能够按照井下消费需求随时调理风量,制止了华侈。
  (3)低落了风机的事情强度,耽误了使用寿命。停止变频革新后,风机的大部分工夫事情在低速形态下,因此大大低落了风机的机器强度和电气打击,大大耽误了风机期限,提高了风机的安全运转系数和运转周期。
  (4)变频器具有短路、过载、过压、欠压、缺相称各类庇护,有效地庇护了机电。
  (5)改进了现场事情情况,因为低落了风机的转速,风机噪声大大低落,深受现场工作人员的欢迎。
  (6)削减了反风中的操纵环节,从前反风需求操作系统的立式风门、程度风门以及反风风门,工序繁多并且常常呈现倒错风门的变乱。如今利用轴流式风机和变频器掌握后,反风时极端简朴,只要在人机界面大将运转频次调解为负的频次,机电就会先减速至零点然后再反转到所调频率,这时期不消再调整全部风门体系,削减了工作量,低落了操作过程中的故障率。
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  正兴煤业九鑫矿主扇风机颠末变频革新以后,不只到达了优良的节能结果,而且使整套透风体系的稳定性提高了一个大台阶。跟着国度对节能减排事情的愈来愈正视,煤矿企业经由过程各类步伐低落生产成本,此中变频手艺起到了枢纽感化,取得了较着的经济效益和社会效益,顺应了国度建立资本节省型社会的潮水。

 

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