应用案例

尊传承 创经典

首页 / 应用案例 / 高端制造 / 矿山

HIVERT高压变频器在煤矿主通风机中的使用

浏览次数: 日期:2007-12-24 15:24:07

魏家地煤矿

煤矿主通风机是矿井的四大主要设备之一,作为矿井主通风,它每天24小时不停地运转,是整个矿井的“呼吸”系统,称作矿工的第二生命。我们奉行安全第一、生产第二的理念,无论在哪个矿井都把主通风机作为重中之重。由此对通风机的机械及电气部分的各项运行参数及设备的工作稳定性都有极其严格的要求。在我国,2000年以前的矿井基本都使用老通风设备,用大功率异步或同步电动机带动涡轮式通风机。此类设备效率低下(效率最高只能达到53%左右),能耗非常大,是煤矿的电能消耗大户之一,效率低的主要原因是无法进行调速运行,只能通过节流方式控制风量和风压,而矿井一般按开采各阶段中通风最困难时期选择风机型号,留有较大余量。一般矿山选型时,按实际通风参数配备电机功率,计算方法如下:

N-所需电机功率,系指I,II级电机的总功率(kW);

Pst-矿井最困难时期总阻力(Pa);

Q-矿井最困难时期总风量(m3/s);

ηst-按Pst、Q参数查本样本的实际运行工况效率;

K-功率贮备系数,一般取K=1.1~1.15。


一般来说矿井开采初期根本用不上太大的通风量,然而随着开采及掘进的不断延伸,巷道延长,所需的风量也将不断增加,风机所用功率也将加大。四季的交替,冷热的变化,所需的风量也需不断调节。以前我们都是采用调节风门的大小来调节风量,这种方法费时费力也不好掌握,风门在一个位置时间长了,由于风力的作用容易造成风门的局部变形,在下次操作中就有可能会出现卡滞现象对安全生产造成威胁;再有就是浪费大量电能。后来我们采用液力偶合器进行调节通风机的机械转速来达到我们的目的。取得了一些效果。但是采用液力偶合器的缺点也很多,比如说占地面积大要增加相应的油、水泵以及专用的循环水池及冷却塔、热交换器、增加相应的温度检测单元等等。而且热交换器的水垢清理一直是不好解决的老大难问题,导致能耗没降低多少却增加了不少设备,增大了维护量和维护成本,反而增加了出故障的几率,算下来也是得不偿失。


近年来随着国家对节能降耗方面的监管力度不断加强,以及对矿井安全生产方面所提出的更高要求。设备效率低下是我国面临的大问题,据行业统计,我国国有重点煤矿目前使用的主通风机共有1000多台,其运转平均效率低于50%者占将近一半;平均效率在50%~60%之间者约占50%,大于60%者仅占2%。冶金、有色和化工矿井等主通风机也存在类似现象。本人所在单位是甘肃省靖远煤业有限公司魏家地煤矿,是85期间全国100座高产高效矿井之一,也是全国比较有名的煤与瓦斯突出的双突矿井,我矿南风井原来使用两台BD-II-8-NO24D型涡轮式通风机,380kW /6kV,设计通风量为5000m3/min,按当初设计时的有关规定能满足矿井的通风要求,但近年来国家安全检察局制定了“先抽后采,以风定产”的安全方针,我矿原有设备不能满足新规程的要求必须更换,再加上国家节能降耗的政策,我公司决定采购新型矿井主通风机。经过论证参考,决定淘汰八十年代的老产品,采用了新一代的对旋轴流式节能风机其拖动部分通过变频调速的方法不但使风量调节方便、简捷、有效,而且效率也大为提高,达到了节能的目的。本人参与了安装调试这次设备改造的全过程,以下将该套设备的使用及运行情况以及设备运行时的一些参数做一总结希望能对其它矿井做一参考。


我矿新进的两套主通风机每套包括两台电动机、消音筒、扩散器、检测筒等,全长31.5米,具体参数是电机2×500kW,设计风机最大通风量为:17600m3/min,该套设备风机是山西运城安运风机厂生产的,电控系统主要是采用四套北京合康亿盛(HIVERT)科技有限公司生产的HIVERT-Y06/077型高电压大功率变频器。设备自2006年11月15日投入运行至今运行稳定可靠,我单位采用的是6kV、单片机、继电器控制、本地操作规格的产品,根据现场试验我们把变频的加速时间调整在90秒,减速时间调整在210秒,再根据我矿实际用风量调整变频器工作在35~40Hz之间(两台风机叶轮角度不同),启动平稳节能效果显著,该变频器频率调节范围被锁定在-50~50Hz之间,这有利于煤矿进行每年的反风演习,以前的反风需要动作系统的立式风门、水平风门以及反风风门,工序繁多而且各风门的开停顺序还不能搞错,经常出现倒错风门的事故。现在使用HIVERT的变频器反风极其简单只要在人机界面中将运行频率调整至负的频率电机就会先减速至零点然后再反转到所调频率,这期间不用再调整各风门系统,减少了工作量及误操作的几率,增加了安全系数。人机界面液晶屏是一块240×128分辨率的带背光的工业屏,可以显示8行中文全角文字,这里可以完成对变频器的一切操作。(只有授权的操作人员才能进入和对参数进行修改,以保证操作的安全性)。在这里简体中文显示非常人性化,操作简单方便,体现了制造厂家在设计上的周全的考虑。下图是HIVERT变频器人机对话界面图   

    

以上几幅图片是HIVERT变频器的工作现场及主通风机实物照片


下面就我矿运行的这四套高压变频器自2006年11月运行至今的使用情况作一阐述,该套设备自投运以来为我矿的安全生产及经济运行起到了良好的推进作用,设备经过我公司检测中心的全面检测各项性能指标全部达到设计要求(在变频器40Hz的频率下矿井通风距离最远超过4000米,风量8700m3/min,)取得了良好的经济效应。该套设备做工比较细致采取全封闭的方式减少了鼠害的发生。各控制柜之间采用航空插头集中布线,减少了安装时布线的工作,在安全连锁方面作的比较好,只要上级高开柜合闸变频器的柜门将被电磁锁封闭,避免了带电开柜门的不安全的隐患,在运行中的变频器隔离刀闸也受到电磁锁的控制,避免了带负荷拉闸事故的发生,根据煤矿主通风机的特殊性及煤矿安全规程的要求,设计了变频器自动旁路柜一旦变频器发生硬件级的重故障时系统延时6秒自动切换到工频运行,以保证煤矿井下风流的畅通。通过近一年的使用我总结了变频器的一些优点概括起来主要如下:


1.变频起动对电网没有任何冲击。由于变频器改造后风机可以实现变频软起动,避免了起动电流对电网及控制设备的冲击,可以有效地延长电气设备的使用周期。


2.按需调节风量,避免浪费。进行变频改造后,风机的送风量不再需要由风门来调节,而是由变频器通过变频调节风机的转速来实现,调节范围可以从0%—100%;因而可以根据生产需要随意调节风量,减少了不必要的浪费;


3.变频节能运行,节约了大量能源。经过测算节能率高达63%以上。


4.降低风机工作强度,延长使用寿命。进行变频改造后,风机的大部分工作时间都在较低的速度下运行,因而大大降低了风机工作的机械强度和电气冲击,大大延长风机的使用寿命。


5.传动效率高,采用30脉冲整流方式可以大大改善网侧的电流波形(网侧电压电流谐波指标满足IEEE519-1992和GB/T14549-93的要求)。使其负载下的网侧功率因数接近1,无需任何功率因数补偿、谐波抑制装置。


可以断言,在以后的调速控制中变频器将起主导作用,发展趋势是向模块化、高电压、大功率和伺服化方向发展,国外各大品牌的变频器生产商,几乎都形成了系列化的高压变频器产品。其控制系统已实现全数字化,在PWM控制方式上实现了矢量控制功能,工艺水平较高,设计成熟。通过我矿所使用的几台变频器可以看出国产变频器与国外同类产品在性能上已相差无几,但必须看到与国外产品相比技术层次上有较大差距。尤其在软件设计上,现代高新产品都顺着规模化、网络化、集中控制和无人值守方面发展,要实现上述功能就要依靠网络,在这里给所有厂家提个建议今后各个生产厂家能不能在网络协议方面做出一个开放式的共享平台,以便各个厂家的设备之间能够轻松的共享数据,以便于更好的、更方便的进行管理、监控及操作。大多数新型控制设备说明上都提到使用MODBUS通讯协议,但是在实际运用中却各自都执行各自的,要实现统一监控难度非常大,必须把所有生产厂都联系到,增加了许多不必要的麻烦。变频器已经发展到了一个前所未有的高度,但是并未停止它的脚步,国产变频器要想在这一领域做强做大就必须研制具有自主知识产权的核心技术,发展“中国特色”的变频器。在这里忠心祝愿每一个国产变频器生产厂家一路走好,做好中国品牌!


经典案例

北京合康新能科技股份有限公司

地址:北京市经济技术开发区博兴二路3号

邮箱:service@hiconics.com

电话:010-59180000

传真:010-59180035

热线电话:400-058-6116

Copyright 2006-2021   
版权所有:北京合康新能科技股份有限公司    京ICP备05028480号-1  
  京公网备110301000391    技术支持:北京网站建设