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案例頻道一、用戶(hù)簡(jiǎn)介
新汶礦業(yè)集團公司孫村煤礦于1948年建礦投產(chǎn)，礦井設計生產(chǎn)能力60萬(wàn)噸，現有地質(zhì)儲量1.2億噸，可采儲量8000多萬(wàn)噸，開(kāi)采垂深達1300米，是目前全國開(kāi)采最深的礦井之一。建礦50多年來(lái)，孫村煤礦共生產(chǎn)原煤4000多萬(wàn)噸，上繳利稅3億多元。最近幾年來(lái)，孫村礦積極響應國家倡導的“節能減排”政策，決定對包括北風(fēng)井主通風(fēng)機進(jìn)行變頻節能改造。
二、一次回路技術(shù)方案
孫村煤礦現場(chǎng)有兩臺風(fēng)機，一備一用，并且要求每個(gè)月要調換一次，以使風(fēng)機和電機的運行狀況相似，并且現場(chǎng)為雙母線(xiàn)供電，要求通過(guò)增加的變頻器和切換柜，自由切換風(fēng)機和供電母線(xiàn)，并且在變頻器故障時(shí)可以將變頻器旁路，工頻運行。
表一 北風(fēng)井風(fēng)機電機參數
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1#風(fēng)機 |
2#風(fēng)機 | ||
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型號 |
G4-73-No.28D |
型號 |
G4-73-No.28D |
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額定流量 |
101-189m3/s |
額定流量 |
101-189m3/s |
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額定壓力 |
653-463mmH2O |
額定壓力 |
653-463mmH2O |
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軸功率 |
1063kW |
軸功率 |
1063kW |
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型號 |
YR1250/1430 |
型號 |
YR1250/1430 |
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額定功率 |
1250kW |
額定功率 |
1250kW |
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額定電壓 |
6000V |
額定電壓 |
6000V |
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額定電流 |
146A |
額定電流 |
146A |
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功率因數 |
0.8 |
功率因數 |
0.8 |
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現有調節方式 |
入口導葉調節 |
現有調節方式 |
入口導葉調節 |
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實(shí)際壓力 |
2990Pa |
實(shí)際壓力 |
2890Pa |
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實(shí)際流量 |
132.86 m3/s |
實(shí)際流量 |
129.94 m3/s |
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實(shí)際電流 |
97A |
實(shí)際電流 |
93A |
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實(shí)際電壓 |
6500V |
實(shí)際電壓 |
6500V |
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實(shí)際電功率 |
874kW |
實(shí)際電功率 |
837kW |
在原來(lái)設備的基礎上，增加變頻器（HIVERT-Y06/154）一臺，增加風(fēng)機出現柜兩臺1#、2#，增加變頻進(jìn)線(xiàn)柜（采用真空斷路器和微機保護等）一臺。所選用的高壓柜為無(wú)錫軍工的KYGC礦用一般型高壓真空配電裝置，變頻進(jìn)線(xiàn)柜為帶微機保護裝置，高壓變頻器型號為HIVERT Y06/152。
變頻器的主要參數
根據要求，設計方案一次回路如下圖所示：
三、二次回路技術(shù)方案
可以看出，在這個(gè)操作過(guò)程中稍有不慎，就會(huì )造成變頻器返送電引起變頻嚴重損壞的后果，所以應在聯(lián)鎖保護方面做到嚴密、周全，盡量把每種可能出現的誤操作都考慮到。這可通過(guò)多做了幾個(gè)聯(lián)鎖來(lái)解決，當然，這其中包括一些平時(shí)調試時(shí)的基本聯(lián)鎖。下面作一一介紹。
1、變頻器與變頻進(jìn)線(xiàn)柜的聯(lián)鎖
2、變頻器與1#2#出線(xiàn)柜的聯(lián)鎖
一般情況下，變頻器的出線(xiàn)不允許接斷路器接觸器之類(lèi)的自動(dòng)分斷設備，原因就是在變頻器帶負載的過(guò)程中，不管電流多大，如果瞬間拉斷負荷的話(huà)，會(huì )產(chǎn)生操作過(guò)電壓，瞬間產(chǎn)生比6KV可能要高很多的電壓，這樣的電壓對電網(wǎng)和電機沒(méi)什么影響，但對于變頻器來(lái)說(shuō)可能會(huì )造成IGBT損壞。反之，在變頻已經(jīng)有輸出時(shí)再合出線(xiàn)柜，那瞬間的過(guò)電流也會(huì )造成變頻器損壞，所以做連鎖的目的是為了變頻運行的情況下既不能合閘也不能分閘。
變頻器與1#2#出線(xiàn)柜的聯(lián)鎖還有：變頻器有故障或非正常停機時(shí)，變頻器自動(dòng)跳1#2#出線(xiàn)柜
將分閘信號并在運行閉鎖前，也是考慮到保護變頻器的原因。這樣保證在分斷1#2#出線(xiàn)柜時(shí)，變頻器已在無(wú)輸出狀態(tài)。
3、1#與2#出線(xiàn)柜之間的聯(lián)鎖
一是工況不允許兩臺電機同時(shí)運行，二是考慮到變頻器容量的問(wèn)題，因此1#2#出線(xiàn)柜不能同時(shí)合閘
并在運行閉鎖前
4、1#，2#風(fēng)機啟動(dòng)板分別對1#,2#出線(xiàn)柜和變頻進(jìn)線(xiàn)柜的聯(lián)鎖
現場(chǎng)的高壓柜（也叫風(fēng)機啟動(dòng)板）是一種油開(kāi)關(guān)，只要手動(dòng)把油開(kāi)關(guān)的手柄推上去就可以了，當有故障時(shí)，也只是將故障點(diǎn)接在無(wú)壓釋放的點(diǎn)，將油開(kāi)關(guān)中的油卸掉回路斷開(kāi)，所以操作回路無(wú)需控制電，這是一種純手動(dòng)的操作，所以按照常規保護是無(wú)法做的。但由于對方保護回路的電取自電壓互感器變電，只要將風(fēng)機啟動(dòng)板的上隔離推上去，控制回路即連通了。鑒于這樣的情況，在柜內加裝一個(gè)110V的中間繼電器（互感器是6KV變110V），一般情況下，上隔離刀閘是落下來(lái)的，只有工頻啟動(dòng)風(fēng)機時(shí)才將其投上，所以，只要把上隔離刀閘投上，繼電器就會(huì )動(dòng)作，然后把信號傳給1#2#出線(xiàn)柜和變頻進(jìn)線(xiàn)柜，將其分斷，這樣就有效避免了返送電的誤操作。并且分斷的順序是先分斷變頻進(jìn)線(xiàn)柜，變頻器停止運行后然后再將1#2#出線(xiàn)柜分斷，通過(guò)把分閘信號并在運行閉鎖前，可以保護變頻器免受操作過(guò)電壓的傷害。
5、1#2#風(fēng)機頻敏電阻的短接輔助節點(diǎn)對變頻進(jìn)線(xiàn)柜的聯(lián)鎖
現場(chǎng)轉子回路串接了頻敏電阻，以解決風(fēng)機工頻啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流，等風(fēng)機全速運行后再將電阻短接，但是用變頻后，頻敏電阻不用再串接進(jìn)去，可以直接將其短接。所以將頻敏電阻的短接輔助節點(diǎn)與變頻進(jìn)線(xiàn)柜聯(lián)鎖起來(lái)，用來(lái)防止變頻初投后操作順序變更引起操作工的不習慣而忘了先短接頻敏電阻。
四、 節能計算分析
1、理論節電率
1#風(fēng)機的軸功率為874kW，入口導葉的角度為33.75度，實(shí)際流量132.86 m3/s。流量的百分比為：132.86/189=70.3%，因實(shí)際的測算可能有誤差，估計流量百分比在70.3%～80%之間，按著(zhù)80%保守計算，通過(guò)查表，得出功率減少約20%，因工況的變化，估計節能點(diǎn)在15%～25%之間，節電874*（0.15～0.25）=131.1～218.5kW。
2#風(fēng)機的軸功率為837kW，入口導葉的角度為33.75度，實(shí)際流量129.94 m3/s。流量的百分比為：129.94/189=68.8%，因實(shí)際的測算可能有誤差，估計流量百分比在68.8%～80%之間，按著(zhù)80%保守計算，通過(guò)查表，得出功率減少約20%，因工況的變頻器，估計節能點(diǎn)在15%～25%之間，節電837*（0.15～0.25）=125. 5～209.25kW。
綜上所述，按節電為120～190kW左右，按著(zhù)電費為0.58元/度，一年365天計算，（120～190）*24*365*0.58=60.9～96.5萬(wàn)元。
2、實(shí)際節電率
變頻器運行后，經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的運行，在滿(mǎn)足工藝要求的情況下取得了很好的節電效果，現以1#實(shí)際測試的用電表數據為準。
表二 2008年3月26日有功表的讀數
|
26日 |
02:00 |
04:00 |
06:00 |
08:00 |
10:00 |
12:00 |
合計 |
備注 |
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（度） |
287.5 |
288.1 |
288.7 |
289.3 |
289.9 |
290.5 |
|
|
|
26日 |
14:00 |
16:00 |
18:00 |
20:00 |
22:00 |
24:00 |
|
|
|
（度） |
291.1 |
291.7 |
292.3 |
292.8 |
293.4 |
294.0 |
7 |
讀數值 |
|
27日 |
02:00 |
04:00 |
06:00 |
08:00 |
10:00 |
12:00 |
|
|
|
（度） |
294.3 |
294.9 |
295.5 |
296.0 |
296.6 |
297.2 |
|
|
|
27日 |
14:00 |
16:00 |
18:00 |
20:00 |
22:00 |
24:00 |
|
|
|
（度） |
298.1 |
298.7 |
299.3 |
299.9 |
300.5 |
301.1 |
7 |
讀數值 |
PT比值為6000﹕100；CT比值為200﹕5，則合計的倍率為2400﹕1
每天電耗為7*2400=16800kW
單機電耗為16800kW/24（小時(shí)）=700kW
實(shí)際節電為874 kW -700 kW =174*24*365*0.58=88.4萬(wàn)元
五、結論
變頻改造以后，由于電動(dòng)機的變頻軟啟動(dòng)可提供高的啟動(dòng)轉矩且平滑無(wú)沖擊，避免了在啟動(dòng)過(guò)程中轉子繞組及阻尼繞組承受很高的熱應力和機械應力，延長(cháng)了電機和風(fēng)機的使用壽命，并且對電網(wǎng)沒(méi)有任何的沖擊。另外調節風(fēng)門(mén)全開(kāi)，使風(fēng)門(mén)工作安全特性變好，通過(guò)調節電動(dòng)機轉速來(lái)實(shí)現風(fēng)量的調節，減少了風(fēng)門(mén)的阻力損耗，提高了系統效率。多種因素表明，變頻調節方案是一種經(jīng)濟實(shí)用的改造方案。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號