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案例頻道一、用戶簡(jiǎn)介
新汶礦業(yè)集團(tuán)公司孫村煤礦于1948年建礦投產(chǎn)，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力60萬(wàn)噸，現(xiàn)有地質(zhì)儲(chǔ)量1.2億噸，可采儲(chǔ)量8000多萬(wàn)噸，開采垂深達(dá)1300米，是目前全國(guó)開采最深的礦井之一。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(yīng)國(guó)家倡導(dǎo)的“節(jié)能減排”政策，決定對(duì)包括北風(fēng)井主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能改造。
二、一次回路技術(shù)方案
孫村煤礦現(xiàn)場(chǎng)有兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，一備一用，并且要求每個(gè)月要調(diào)換一次，以使風(fēng)機(jī)和電機(jī)的運(yùn)行狀況相似，并且現(xiàn)場(chǎng)為雙母線供電，要求通過(guò)增加的變頻器和切換柜，自由切換風(fēng)機(jī)和供電母線，并且在變頻器故障時(shí)可以將變頻器旁路，工頻運(yùn)行。
表一 北風(fēng)井風(fēng)機(jī)電機(jī)參數(shù)
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1#風(fēng)機(jī) |
2#風(fēng)機(jī) | ||
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型號(hào) |
G4-73-No.28D |
型號(hào) |
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(hào) |
YR1250/1430 |
型號(hào) |
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(shù) |
0.8 |
功率因數(shù) |
0.8 |
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現(xiàn)有調(diào)節(jié)方式 |
入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié) |
現(xiàn)有調(diào)節(jié)方式 |
入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié) |
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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(shè)備的基礎(chǔ)上，增加變頻器（HIVERT-Y06/154）一臺(tái)，增加風(fēng)機(jī)出現(xiàn)柜兩臺(tái)1#、2#，增加變頻進(jìn)線柜（采用真空斷路器和微機(jī)保護(hù)等）一臺(tái)。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)線柜為帶微機(jī)保護(hù)裝置，高壓變頻器型號(hào)為HIVERT Y06/152。
變頻器的主要參數(shù)
根據(jù)要求，設(shè)計(jì)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(yán)重?fù)p壞的后果，所以應(yīng)在聯(lián)鎖保護(hù)方面做到嚴(yán)密、周全，盡量把每種可能出現(xiàn)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(dāng)然，這其中包括一些平時(shí)調(diào)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)線柜的聯(lián)鎖
2、變頻器與1#2#出線柜的聯(lián)鎖
一般情況下，變頻器的出線不允許接斷路器接觸器之類的自動(dòng)分?jǐn)嘣O(shè)備，原因就是在變頻器帶負(fù)載的過(guò)程中，不管電流多大，如果瞬間拉斷負(fù)荷的話，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(duì)電網(wǎng)和電機(jī)沒(méi)什么影響，但對(duì)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(yùn)行的情況下既不能合閘也不能分閘。
變頻器與1#2#出線柜的聯(lián)鎖還有：變頻器有故障或非正常停機(jī)時(shí)，變頻器自動(dòng)跳1#2#出線柜
將分閘信號(hào)并在運(yùn)行閉鎖前，也是考慮到保護(hù)變頻器的原因。這樣保證在分?jǐn)?#2#出線柜時(shí)，變頻器已在無(wú)輸出狀態(tài)。
3、1#與2#出線柜之間的聯(lián)鎖
一是工況不允許兩臺(tái)電機(jī)同時(shí)運(yùn)行，二是考慮到變頻器容量的問(wèn)題，因此1#2#出線柜不能同時(shí)合閘
并在運(yùn)行閉鎖前
4、1#，2#風(fēng)機(jī)啟動(dòng)板分別對(duì)1#,2#出線柜和變頻進(jìn)線柜的聯(lián)鎖
現(xiàn)場(chǎng)的高壓柜（也叫風(fēng)機(jī)啟動(dòng)板）是一種油開關(guān)，只要手動(dòng)把油開關(guān)的手柄推上去就可以了，當(dāng)有故障時(shí)，也只是將故障點(diǎn)接在無(wú)壓釋放的點(diǎn)，將油開關(guān)中的油卸掉回路斷開，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(guī)保護(hù)是無(wú)法做的。但由于對(duì)方保護(hù)回路的電取自電壓互感器變電，只要將風(fēng)機(jī)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(nèi)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(jī)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(hào)傳給1#2#出線柜和變頻進(jìn)線柜，將其分?jǐn)?，這樣就有效避免了返送電的誤操作。并且分?jǐn)嗟捻樞蚴窍确謹(jǐn)嘧冾l進(jìn)線柜，變頻器停止運(yùn)行后然后再將1#2#出線柜分?jǐn)?，通過(guò)把分閘信號(hào)并在運(yùn)行閉鎖前，可以保護(hù)變頻器免受操作過(guò)電壓的傷害。
5、1#2#風(fēng)機(jī)頻敏電阻的短接輔助節(jié)點(diǎn)對(duì)變頻進(jìn)線柜的聯(lián)鎖
現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)子回路串接了頻敏電阻，以解決風(fēng)機(jī)工頻啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流，等風(fēng)機(jī)全速運(yùn)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(jié)點(diǎn)與變頻進(jìn)線柜聯(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(xí)慣而忘了先短接頻敏電阻。
四、 節(jié)能計(jì)算分析
1、理論節(jié)電率
1#風(fēng)機(jī)的軸功率為874kW，入口導(dǎo)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?qū)嶋H的測(cè)算可能有誤差，估計(jì)流量百分比在70.3%～80%之間，按著80%保守計(jì)算，通過(guò)查表，得出功率減少約20%，因工況的變化，估計(jì)節(jié)能點(diǎn)在15%～25%之間，節(jié)電874*（0.15～0.25）=131.1～218.5kW。
2#風(fēng)機(jī)的軸功率為837kW，入口導(dǎo)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?qū)嶋H的測(cè)算可能有誤差，估計(jì)流量百分比在68.8%～80%之間，按著80%保守計(jì)算，通過(guò)查表，得出功率減少約20%，因工況的變頻器，估計(jì)節(jié)能點(diǎn)在15%～25%之間，節(jié)電837*（0.15～0.25）=125. 5～209.25kW。
綜上所述，按節(jié)電為120～190kW左右，按著電費(fèi)為0.58元/度，一年365天計(jì)算，（120～190）*24*365*0.58=60.9～96.5萬(wàn)元。
2、實(shí)際節(jié)電率
變頻器運(yùn)行后，經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的運(yùn)行，在滿足工藝要求的情況下取得了很好的節(jié)電效果，現(xiàn)以1#實(shí)際測(cè)試的用電表數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。
表二 2008年3月26日有功表的讀數(shù)
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26日 |
02:00 |
04:00 |
06:00 |
08:00 |
10:00 |
12:00 |
合計(jì) |
備注 |
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（度） |
287.5 |
288.1 |
288.7 |
289.3 |
289.9 |
290.5 |
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|
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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(shù)值 |
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27日 |
02:00 |
04:00 |
06:00 |
08:00 |
10:00 |
12:00 |
|
|
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（度） |
294.3 |
294.9 |
295.5 |
296.0 |
296.6 |
297.2 |
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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(shù)值 |
PT比值為6000﹕100；CT比值為200﹕5，則合計(jì)的倍率為2400﹕1
每天電耗為7*2400=16800kW
單機(jī)電耗為16800kW/24（小時(shí)）=700kW
實(shí)際節(jié)電為874 kW -700 kW =174*24*365*0.58=88.4萬(wàn)元
五、結(jié)論
變頻改造以后，由于電動(dòng)機(jī)的變頻軟啟動(dòng)可提供高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩且平滑無(wú)沖擊，避免了在啟動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)子繞組及阻尼繞組承受很高的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，延長(zhǎng)了電機(jī)和風(fēng)機(jī)的使用壽命，并且對(duì)電網(wǎng)沒(méi)有任何的沖擊。另外調(diào)節(jié)風(fēng)門全開，使風(fēng)門工作安全特性變好，通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的調(diào)節(jié)，減少了風(fēng)門的阻力損耗，提高了系統(tǒng)效率。多種因素表明，變頻調(diào)節(jié)方案是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的改造方案。
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)