張文斌

（龍宇能源股份有限公司車(chē)集選煤廠，河南 永城 476600）

河南龍宇能源股份有限公司車(chē)集選煤廠設(shè)計(jì)入洗能力180萬(wàn)t/年，采用“跳汰+浮選”聯(lián)合工藝流程，經(jīng)技術(shù)改造后現(xiàn)入洗量300萬(wàn)t/年。其中污水站用電回路屬于中壓系統(tǒng)，部分凈化水由2臺(tái)單級(jí)雙吸泵輸給煤化工企業(yè)，每臺(tái)額定功率400kW，年耗電量約80萬(wàn)kW·h。由于水泵負(fù)載多是根據(jù)滿(mǎn)負(fù)荷工作需要選型，實(shí)際應(yīng)用功率裕量較大，耗能?chē)?yán)重。為節(jié)能降耗，選煤廠對(duì)單機(jī)雙吸泵進(jìn)行了變頻調(diào)速改造。

一、變頻調(diào)速的效果

水泵的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速平方成正比，功率和轉(zhuǎn)速立方成正比。所以，只要平均轉(zhuǎn)速稍微降一點(diǎn)，負(fù)載功率就下降很多，從而達(dá)到節(jié)能效果。單機(jī)雙吸泵由電機(jī)直接帶動(dòng)，轉(zhuǎn)速恒定，靠閘閥調(diào)節(jié)水量，造成能源浪費(fèi)，且啟動(dòng)電流沖擊電網(wǎng)，設(shè)備振動(dòng)及水泵有“水錘”現(xiàn)象。采用變頻調(diào)速，可根據(jù)需要方便的控制速度，節(jié)能效率接近40%，且變頻器可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟軟停，避免了啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，減少了電機(jī)故障率，延長(zhǎng)使用壽命，降低了對(duì)電網(wǎng)的容量要求和無(wú)功損耗，消除了水泵驟停產(chǎn)生的“水錘效應(yīng)”。

二、變頻調(diào)速原理和變頻器的結(jié)構(gòu)

從異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式n=60f/P可知：保持極對(duì)數(shù)不變，把電網(wǎng)50Hz恒定頻率的交流電變成可調(diào)頻率交流電，供給普通的交流異步電動(dòng)機(jī)作電源用。變頻器主電路包括整流單元、高容量電容、逆變器和控制器等，其中整流單元將交流電變換成直流電。高容量電容儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換后的電能。逆變器是由大功率開(kāi)關(guān)晶體管陣列組成的電子開(kāi)關(guān)把直流電轉(zhuǎn)換成不同頻率、寬度、幅度的方波?？刂破靼丛O(shè)定的程序工作，控制輸出方波的幅度和脈寬，使疊加為近似正弦波的交流電驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。

三、實(shí)施方法

單機(jī)雙吸泵主要技術(shù)參數(shù)：流量Q=1 792m3/h，揚(yáng)程63m，轉(zhuǎn)速1 480r/min，氣蝕余量5.8m，匹配電機(jī)功率400kW，電機(jī)型號(hào)Y4002-4，額定電壓6 000V，頻率50Hz，額定電流47.61A，轉(zhuǎn)速1 485r/min，功率因數(shù)0.80。

對(duì)2臺(tái)泵變頻調(diào)速改造采用SIEMENS變頻系統(tǒng)，其中核心部件變頻器，選用了羅賓康完美無(wú)諧波6SR3502-6(450kW，70A，6kV/6kV，IP31)變頻器柜及U11功率單元旁路，配套國(guó)產(chǎn)高壓全自動(dòng)工頻旁路柜和高壓全自動(dòng)斷路器柜。2臺(tái)泵由1臺(tái)變頻器以“一拖二”方式進(jìn)行控制，通過(guò)轉(zhuǎn)換控制設(shè)備和旁路設(shè)備，實(shí)現(xiàn)開(kāi)停機(jī)、調(diào)速、變頻和工頻切換等操作。變頻器出現(xiàn)故障時(shí)可采用工頻運(yùn)行方式，保證不停產(chǎn)。

四、6SR3502-6變頻控制柜操作方式

該變頻控制柜具有就地和遠(yuǎn)程2種操作方式，同時(shí)為了防止因變頻器故障而造成電機(jī)停止，備有工頻旁路。

1.具備“就地遠(yuǎn)程”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。2.具備“變頻工頻”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。

3.遠(yuǎn)程與就地控制功能互鎖。

4.變頻控制與工頻控制功能互鎖。

5.就地變頻控制時(shí)的頻率通過(guò)調(diào)速電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)。

6.當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，變頻故障指示燈亮，記下變頻故障代碼，可通過(guò)變頻器面板或重啟變頻器進(jìn)行故障復(fù)位，然后進(jìn)行重啟，若故障仍無(wú)法排除，向廠家尋求技術(shù)支持。

五、變頻器維護(hù)保養(yǎng)注意事項(xiàng)

1.觀察工作電流是否超過(guò)變頻器、電機(jī)的容許電流及三相電流是否平衡。

2.觀察電源電壓變化。

3.檢查變頻器、電抗器的發(fā)熱情況及有無(wú)異常聲音、振動(dòng)、氣味。

4.檢查變頻器的通風(fēng)情況，防止風(fēng)道堵塞，冷卻風(fēng)扇有無(wú)異常振動(dòng)和噪聲，并保持變頻器的清潔狀態(tài)。

5.觀察操作面板、儀表顯示、指示燈有無(wú)異常情況。

6.檢查各連接部位有無(wú)松動(dòng)、電器元件是否過(guò)熱，斷路器、交流接觸器、按鈕、調(diào)速電位器是否完好靈敏可靠。

7.維護(hù)操作應(yīng)在斷開(kāi)電源10min后進(jìn)行，此時(shí)充電指示燈熄滅，避免觸電危險(xiǎn)。

六、變頻器故障原因分析

1.過(guò)電流跳閘。

(1)重新啟動(dòng)時(shí)一升速就跳閘，原因如下：

①負(fù)載側(cè)短路；②工作機(jī)械卡住；③逆變管損壞；④電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩過(guò)小，拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)不起來(lái)。

(2)重新啟動(dòng)時(shí)不跳閘，運(yùn)行中跳閘，可能原因如下：

①升速時(shí)間設(shè)定太短；②降速時(shí)間設(shè)定太短；③轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償(U/f)設(shè)定較大，引起低頻時(shí)空載電流過(guò)大；④電子熱繼電器整定不當(dāng)，動(dòng)作電流設(shè)定太小，引起誤動(dòng)作。

2.電壓跳閘的原因分析。

(1)過(guò)電壓跳閘，原因如下：

①電源電壓過(guò)高；②降速時(shí)間設(shè)定太短；③降速時(shí)再生制動(dòng)的放電單元工作不理想。

(2)欠電壓跳閘，可能原因如下：

①電源電壓過(guò)低；②電源缺相；③整流橋故障。3.電機(jī)不轉(zhuǎn)。

(1)功能預(yù)置不當(dāng)，再預(yù)置注意事項(xiàng)如下。

①上限頻率必須大于基本頻率的預(yù)置值；②使用外接給定時(shí)，未對(duì)“鍵盤(pán)給定/外接給定”的選擇進(jìn)行預(yù)定；③其他不合理預(yù)置；④啟動(dòng)信號(hào)未接通。

(2)其他：變頻器電路故障、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不夠、機(jī)械有卡住現(xiàn)象等。

七、變頻改造效果評(píng)價(jià)

1.變頻啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊，單級(jí)雙吸泵投入變頻啟動(dòng)時(shí)，軟啟動(dòng)功能避免了啟動(dòng)電流沖擊。

2.按需無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)輸水量，保證給水效率，避免了浪費(fèi)。

3.調(diào)節(jié)操作簡(jiǎn)單方便，無(wú)須調(diào)節(jié)閘閥控制。

4.可根據(jù)需要選擇工頻、變頻運(yùn)行方式。

5.節(jié)能效果明顯，投入變頻運(yùn)行，設(shè)備不再處于滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)，節(jié)能率達(dá)30%以上。

八、變頻改造效益分析

變頻器投運(yùn)后，應(yīng)用效果較理想。以0.8為標(biāo)準(zhǔn)值的功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)表，選煤廠供水時(shí)間約10h/d，月均運(yùn)行28d，按國(guó)家規(guī)定的用電峰谷時(shí)段，綜合電價(jià)為0.694 6元。

1.經(jīng)濟(jì)效益分析。以單臺(tái)泵開(kāi)機(jī)為參考，投入變頻裝置后，功率因數(shù)提高到0.95，功率因數(shù)0.8增收電費(fèi)3%、功率因數(shù)0.95減收電費(fèi)1.1%，月節(jié)省電費(fèi)3 189.6元。

2.變頻節(jié)能效益。水泵變頻前運(yùn)行電流39A，變頻后29A，年節(jié)電20.16萬(wàn)kW·h，折合成標(biāo)煤約為24.78t，節(jié)省電費(fèi)約14萬(wàn)元。

[1]張文斌.基于變頻調(diào)速技術(shù)在選煤廠循環(huán)水泵的改造應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械，2013，(07)：176-177.