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廠房通風(fēng)降溫利德華福五溝煤礦扇風(fēng)機(jī)電機(jī)高壓變頻的應(yīng)用什么是風(fēng)
[關(guān)鍵詞]:
一、現(xiàn)場工程情況
煤礦因生產(chǎn)的特殊性,礦井通風(fēng)工程關(guān)系到礦山的安全生產(chǎn),所以通風(fēng)工程在煤炭生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位。其中主扇風(fēng)機(jī)在煤礦生產(chǎn)中有著最重要的地位,隨著開采和掘進(jìn)的不斷延伸,巷道延長,盡管風(fēng)量基本不變,但風(fēng)壓要求卻不斷增加,風(fēng)機(jī)需用功率也隨之增加。根據(jù)反風(fēng)及開采后期運行狀況來確定的主扇風(fēng)機(jī)及拖動電動機(jī)的功率通常遠(yuǎn)大于煤礦長期開采所需的正常運行功率。五溝煤礦主扇風(fēng)機(jī)采用500KW/6KV電動機(jī)傳動,電機(jī)采用直接啟動的方式。
目前采用高壓電動機(jī)直接啟動,存在以下幾個問題:
●電能的嚴(yán)重浪費。煤礦的服務(wù)年限大多在60年以上,投產(chǎn)初期到井田穩(wěn)定開采一般在10年左右,這就意味著有這10年的時間里,主扇風(fēng)機(jī)一直處在較輕負(fù)載下運行。由于工頻運行的電動機(jī)轉(zhuǎn)速不可調(diào)節(jié),只能通過改變風(fēng)機(jī)葉片的角度進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié),因此造成能源浪費,增加了生產(chǎn)成本。
●啟動困難,機(jī)械損傷嚴(yán)重。主扇風(fēng)機(jī)采用直接啟動,啟動時間長,啟動電流大,對電動機(jī)的絕緣有著較大的威脅,嚴(yán)重時甚至燒毀電動機(jī)。而電動機(jī)在啟動過程中所產(chǎn)生的單軸轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象使風(fēng)機(jī)產(chǎn)生較大的機(jī)械振動應(yīng)力,嚴(yán)重影響到電動機(jī)、風(fēng)機(jī)及其它機(jī)械的使用壽命。
●自動化程度低。主扇風(fēng)機(jī)依靠人工調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)葉片調(diào)節(jié)風(fēng)量和風(fēng)壓,更不具備風(fēng)量的自動實時調(diào)節(jié)功能,自動化程度低。在故障狀態(tài)下,如風(fēng)流短路,將對礦井正常生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。
為了礦井的安全生產(chǎn)和降低生產(chǎn)成本,提升該煤礦的自動化水平,對主扇風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造具有非常重要的意義。
二、高壓變頻改造方案
1、主回路工程方案
考慮到現(xiàn)場設(shè)備實際運行的情況,煤礦主扇軸流風(fēng)機(jī)變頻工程采用一拖二手動旁路方式,采用一臺變頻器分別單獨傳動二臺風(fēng)機(jī)中的一臺風(fēng)機(jī)的電動機(jī),正常情況下,允許有一負(fù)載工作在變頻狀態(tài),另一負(fù)載工作在工頻狀態(tài),也可以兩臺都在工頻狀態(tài);
該系列變頻采用若干個低壓PWM變頻功率單元串聯(lián)的方式實現(xiàn)直接高壓輸出。變頻器具有對電網(wǎng)諧波污染極小,輸入功率因數(shù)高,輸出波形質(zhì)量好,不存在諧波引起的電機(jī)附加發(fā)熱、轉(zhuǎn)矩脈動、噪音、dv/dt及共模電壓等問題的特性,不必加輸出濾波器,就可以使用普通的異步電機(jī),不需要更換電機(jī)。
一拖二手動旁路工程
基本原理:它是由8個高壓隔離開關(guān)QS1~QS8組成(見左圖)。其中QS2和QS3,QS5和QS6安裝機(jī)械互鎖裝置;各隔離開關(guān)間有電氣互鎖。如果兩路電源同時供電,M1工作在變頻狀態(tài),M2工作在工頻狀態(tài)時,QS3、QS7和QS4、QS5、QS8分閘,QS2、QS1和QS6處于合閘狀態(tài);M2工作在變頻狀態(tài),M1工作在工頻狀態(tài)時,與M1工作在變頻狀態(tài),M2工作在工頻狀態(tài)時類似;如果檢修變頻器,QS3和QS6可以處于任一狀態(tài),其它隔離開關(guān)都分閘,兩臺負(fù)載可以同時工頻運行;當(dāng)一路電源檢修時,可以通過分合隔離開關(guān)使任一電機(jī)變頻運行。
特點:
正常情況下,允許有一負(fù)載工作在變頻狀態(tài),另一負(fù)載工作在工頻狀態(tài),也可以兩臺都在工頻狀態(tài)。
同時工頻運行時1#電機(jī)通過QS7、QS3 ,2#電機(jī)通過QS8、QS6切換完成反風(fēng)功能,變頻運行時通過變頻設(shè)備內(nèi)部設(shè)置即可完成電機(jī)轉(zhuǎn)向的正反方向的轉(zhuǎn)換完成反風(fēng)功能。
2、控制工程方案
變頻工程控制方式可以采用下述4種方式,現(xiàn)場用戶可以根據(jù)實際情況采用相應(yīng)的一種或幾種控制方式。
A、閉環(huán)控制方式
變頻工程可以根據(jù)現(xiàn)場要求在變頻操作界面上設(shè)定需要的壓力或流量值、或通過模擬給定形式給定需要的壓力或流量值,變頻設(shè)備根據(jù)設(shè)定值和現(xiàn)場壓力或流量的反饋值自動閉環(huán)控制調(diào)節(jié)設(shè)備轉(zhuǎn)速,使工程壓力或流量值運行在要求的設(shè)定值。
B、本控開環(huán)控制方式
變頻工程可以通過本控方式在變頻設(shè)備控制柜監(jiān)控界面手動設(shè)定負(fù)載設(shè)備需要運行的轉(zhuǎn)速值,變頻設(shè)備自動將負(fù)載設(shè)備傳動到要求轉(zhuǎn)速值。
C、總線控制方式
變頻工程也可以通過RS485、Profibus/Device Net 與工廠控制工程通訊進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。
D、遠(yuǎn)控開環(huán)控制方式
變頻調(diào)速工程可由現(xiàn)場DCS監(jiān)控操作工程進(jìn)行協(xié)調(diào)控制,根據(jù)運行工況按設(shè)定程序,實現(xiàn)對負(fù)載設(shè)備電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制。
具體控制接口情況如下:
變頻工程和現(xiàn)場DCS監(jiān)控操作工程進(jìn)行通訊連接,從現(xiàn)場DCS監(jiān)控操作工程上發(fā)出變頻器的啟動、停機(jī)等信號。變頻器反饋以下信號接入到現(xiàn)場監(jiān)控操作工程上: (1)報警及故障信息:重故障報警、輕故障報警;(2)調(diào)速裝置的狀態(tài)信息:待機(jī)狀態(tài)、正常運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、工程旁路狀態(tài);(3)電機(jī)電流、轉(zhuǎn)速、電壓等。
以下為變頻器與現(xiàn)場DCS監(jiān)控操作工程工程具體接口:
1).變頻器需要提供的開關(guān)量輸出6:
(1) 變頻器待機(jī)狀態(tài)指示:表示變頻器已待命,具備啟動條件。
(2) 變頻器運行狀態(tài)指示:表示變頻器正在運行。
(3) 變頻器控制狀態(tài)指示:節(jié)點閉合表示變頻器控制權(quán)為現(xiàn)場遠(yuǎn)程控制;節(jié)點斷開表示變頻器控制權(quán)為本地變頻器控制。
(4) 變頻器輕故障指示:表示變頻器產(chǎn)生報警信號。
(5) 變頻器重故障指示:表示變頻器發(fā)生重故障,立即關(guān)斷輸出切斷高壓。
(6)電機(jī)在工頻旁路:表示風(fēng)機(jī)電動機(jī)處于工頻旁路狀態(tài)。
以上所有數(shù)字量采用無源接點輸出,定義為接點閉合時有效。除特別注明外,接點容量均為AC220V、3A/DC24V,1A。
2).變頻器需要提供的模擬量2路:
(1) 變頻器輸出轉(zhuǎn)速
(2) 電機(jī)電流
變頻器提供2路4~20mADC的電流源輸出(變頻器供電),帶負(fù)載能力均為250Ω。
3).需要提供給變頻器的模擬量1路:
(1)變頻器轉(zhuǎn)速給定值
現(xiàn)場提供1路4~20mADC二線制電流源輸出,帶載能力必須大于250Ω,4~20mADC對應(yīng)轉(zhuǎn)速低高限,須呈線性關(guān)系。
4).需要提供給變頻器的開關(guān)量有2路:
(1) 啟動指令:干接點,3秒脈沖閉合時有效,變頻器開始運行。
(2) 停機(jī)指令:干接點,3秒脈沖閉合時有效,變頻器正常停機(jī)。
5、變頻器與其他電氣設(shè)備接口
1).變頻器給高壓開關(guān)柜的有2路:
(1)高壓緊急分?jǐn)啵鹤冾l器出現(xiàn)重故障時,自動分?jǐn)喔邏洪_關(guān),閉點有效。
(2)高壓合閘允許:變頻器自檢通過或工程處于工頻狀態(tài),具備上高壓條件,閉點有效。
以上所有數(shù)字量采用無源接點輸出,定義為接點閉合時有效。除特別注明外,接點容量均為DC220V,3A。
2).高壓開關(guān)柜給變頻器的狀態(tài)信號1路:
(1)高壓開關(guān)分閘信號:高壓開關(guān)處于分?jǐn)鄷r,輔助節(jié)點閉合;1個。
變頻工程具有如下特點:
變頻工程,既可以變頻調(diào)速運行,也可以投工頻運行;
為變頻器提供的交流220V控制電源掉電時,變頻器可以通過內(nèi)部配置UPS供電使控制工程繼續(xù)運行達(dá)30分鐘;現(xiàn)場如果采用交、直流220V雙路供電時,變頻裝置能按照交流電源優(yōu)先的原則進(jìn)行交、直流無擾切換供電,保證供電可靠性。
在現(xiàn)場速度給定信號掉線時,變頻器提供報警的同時,可按原轉(zhuǎn)速繼續(xù)運轉(zhuǎn),維持機(jī)組的工況不變;
3、有關(guān)變頻改造后風(fēng)機(jī)效率情況說明
風(fēng)機(jī)設(shè)備工頻運行時,為保證生產(chǎn)工藝要求的壓力及流量值,一般通過改變風(fēng)門擋板的開度滿足要求,相應(yīng)的風(fēng)道風(fēng)阻曲線也會發(fā)生變化;故工頻運行擋板調(diào)節(jié)方式是一種保持風(fēng)機(jī)特性曲線及效率范圍不變,改變風(fēng)道風(fēng)阻曲線來滿足實際工藝需求的方式,由于風(fēng)道風(fēng)阻曲線的變化就有可能會出現(xiàn)風(fēng)機(jī)運行在低效率區(qū)的情況。
主扇風(fēng)機(jī)變頻改造后,其各轉(zhuǎn)速點的壓力和流量曲線相對工頻時的曲線是平行往下移動的,相應(yīng)的各速度點的風(fēng)機(jī)高效運行區(qū)也是跟著各轉(zhuǎn)速點的壓力和流量曲線移動的;變頻改造后,在保持風(fēng)道風(fēng)阻曲線不變的情況下,通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到滿足工藝要求壓力和流量的目的;故變頻運行調(diào)節(jié)方式是一種保持風(fēng)道風(fēng)阻曲線不變,改變壓力和流量曲線來滿足實際工藝需求的方式,由于風(fēng)機(jī)效率曲線是跟著各轉(zhuǎn)速點的壓力和流量曲線移動變化的,故變頻改造后能保證風(fēng)機(jī)一直運行在高效率區(qū)。
4、工程排熱方案
高壓變頻器屬于大型電子設(shè)備,對環(huán)境要求比較嚴(yán)格。統(tǒng)計多臺設(shè)備的運行情況,由于現(xiàn)場環(huán)境溫度過高而引起的設(shè)備故障比例較大,因此總結(jié)了三種方案為:1、加裝風(fēng)道;2、加裝空調(diào);3、加裝空冷器。三種方案各有其適用的范圍。
1、加裝風(fēng)道。常規(guī)的設(shè)計是在機(jī)柜上面安裝風(fēng)道,將變頻器產(chǎn)生的熱量直接排放到室外,由變頻器室的進(jìn)風(fēng)口不斷補(bǔ)充冷風(fēng),對工程進(jìn)行冷卻。在使用中需要注意的是如果變頻器柜頂風(fēng)機(jī)距出風(fēng)口較近(小于2米,中間無轉(zhuǎn)折),出風(fēng)口可不加裝輔助通風(fēng)機(jī),否則需加裝通風(fēng)機(jī)。如果進(jìn)風(fēng)口的現(xiàn)場施工存在不便,風(fēng)道需有轉(zhuǎn)折,則可以考慮加裝風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫進(jìn)風(fēng)。
加裝風(fēng)道的優(yōu)點是成本低,可靠性高,排熱效果良好。適用于現(xiàn)場環(huán)境比較清潔的場合,否則就需要經(jīng)常清洗濾網(wǎng)。
2、加裝空調(diào)就是把高壓變頻調(diào)速工程放置于一個比較封閉且相對狹小的房間內(nèi)(主要是可以減小空調(diào)的容量),但要滿足工程維護(hù)的需要,然后在房間內(nèi)安裝空調(diào),通過空調(diào)內(nèi)部的循環(huán)將高壓變頻調(diào)速工程產(chǎn)生的熱量排到室外?照{(diào)總體的制冷量為變頻器的發(fā)熱量加上空間制冷所需的制冷量。變頻器發(fā)熱需要根
風(fēng)機(jī)的流量Q與其所產(chǎn)生的壓頭P之間,保持一定的關(guān)系,據(jù)此所繪制的曲線,稱為風(fēng)機(jī)的Q—P特性曲線。風(fēng)機(jī)總是與煙風(fēng)道連接在一起工作的,當(dāng)負(fù)荷變化時,煙、風(fēng)流量相應(yīng)變化,煙、風(fēng)道的流動阻力ΔP也隨之變化,根據(jù)它們之間的變化關(guān)系所繪制的曲線,稱管道的Q—ΔP特性曲線。
風(fēng)機(jī)在工作時,它所能產(chǎn)生的壓頭,恰好等于該管道工程輸送相同流量氣體所消耗的總壓頭(即管道總流動阻力),它們在供求關(guān)系上處于平衡狀態(tài)。因此,風(fēng)機(jī)的Q—P特性曲線與管道工程的Q—ΔP特性曲線的交點A即為風(fēng)機(jī)的工作點。工作點A的位置,決定了風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)下的一切參數(shù),如流量、全壓頭p、功率P、效率η等。
廠房通風(fēng)降溫
車間降溫設(shè)備
通風(fēng)降溫設(shè)備
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