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國民經濟重點行業主要輔機設備變頻調速節能技術講座(四十一)

發布日期:2020-06-11   來源:《變頻器世界》19-12期   作者:徐甫榮 (Xu Furong)   瀏覽次數:1495
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【摘   要】:第四章 礦山行業第一節 礦井主扇風機變頻調速節能改造案例(1)案例一:鶴煤集團十礦北風井主扇風機變頻改造工程1. 工程概況鶴煤

 

第四章  礦山行業

第一節  礦井主扇風機變頻調速節能改造案例(1)

 

案例一:

     鶴煤集團十礦北風井主扇風機變頻改造工程

1. 工程概況

鶴煤十礦是一個新建礦井,年生產能力60萬噸。由于十礦地質條件復雜,巷道變形嚴重,生產后期風阻較大,所以根據礦井通風部門提供的數據,南翼風機按照容易期風量2332m3/min、風壓2400Pa,困難期5524 m3/min、風壓4000Pa設計。南翼通風機采用兩臺軸流式通風機互為備用,風機啟動方式為串聯水電阻降壓啟動。主扇風機為航空工業沈陽發動機研究所風機廠生產的AGF606-2.2-1.3-2軸流式通風機,轉速為990r/min。配備電動機型號為Y5001-6,額定功率710KW,額定電壓為6000V,額定電流為83.81A,轉速984 r/min。由于建礦時間短,實際需要風量較小,投入運行后通過調整風機葉片角度在-150運行。由十礦南翼風機特性曲線可看出,風機在全速運行時工作在低效區內(附圖6)。通風設備存在較大裕量。經公司測試中心測試,2#風機風量64.71 m3/S、風機負壓2750Pa、風機工況效率60.16%、電動機工況功率209.20KW。(由風機特性曲線圖也能夠直接看出運行效率運離高效區域)針對礦井實際的風量需求,采用調節風葉角度實現風量調整,存在電能的嚴重浪費現象。

主扇風機屬于煤礦通風輔機設備中的高能耗設備,其輸出功率不能隨機組負荷變化而變化,只有通過改變風葉的角度來調整風壓和風量,造成很大部分能量消耗在節流損失中。針對以上能源浪費的現象,采用高壓變頻技術對煤礦重要用電設備進行技術改造,是節能降耗提高電機使用效率的有效途徑。
    高壓變頻器作為一種新型的電力變換裝置,已經成熟地應用到工業生產的各個行業,不但啟動容易,節能效果顯著,而且對電機的保護功能齊全。因此,為保證礦井生產的安全,降低生產成本,提高自動化程度,對主扇風機變頻節能改造就成為勢在必行的工作。

經過礦領導多方調研、比較,最后選擇同山東新風光電子科技發展有限公司合作。本文將從JD-BP37-710F(710KW/6KV)高壓變頻器的工作原理及實際運行狀況兩方面分析河南鶴壁鶴煤集團十礦主扇風機的節能情況。

2.南翼風機采用變頻調速技術分析

    根據上述情況,根據風機廠家提供的技術參數跟圖紙,獲得風機的運行特性,能夠在n〈569pm,n〉775rpm的范圍內長期運行,轉速在690r/min的風機特性曲線圖(圖1),根據690r/min的特性曲線,制定風機預計工礦點。降低風機轉速到690r/min,同時改變風機葉角度到-80,使之特性曲線達到高效區域,根據實際測量的數據效率達到93.45%。由特性曲線圖上可看出負壓2780Pa,風量約75.71m3/S,完全符合現在生產需要。

1  風機特性曲線圖

    同時為防止變頻器發生重大故障,不能運行,設計了工頻旁路電路,在重大故障時系統可將電動機投入工頻運行,以確保生產的連續性,避免了不可預測的事故發生。

3.采用變頻風機后的效益分析

(1)經濟效益

根據上述,改造后風機效率為93.45%

此時,電動機工況功率:

P1=(H×Q×η2×ηd)/1000

  =(2780×75.71×0.93×0.85)/1000

  =166(kW)

變頻技術改造后可預見的年直接經濟效益:

改造前通風機運行工況點年功率消耗:

E1=(H1×Q1×r×T)/(1000×η1)

  =(2750×65×24×365)/ (1000×0.60)

  =2609750(kW.h)

采用變頻技術后通風機運行工況點年功率消耗:

E2=(H2×Q2×r×T)/(1000×η2)

  =(2780×75.71×24×365)/ (1000×0.93)

  =1982527(kW.h)

年節電:E1 -E2=2609750-1982527=627223(kW·h)

每度按0.55元計算,年節約電費為:

(627223×0.55)/10000=34.5(萬元)

式中:H1——風機變頻前風機負壓,取2750Pa

      Q1——風機變頻前風機風量,取65 m3/S

      H2——風機變頻后風機負壓,取2780Pa

      Q2——風機變頻后風機風量,取75.71 m3/S

      η1——風機變頻前的工況效率,60%

      η2——風機變頻后的工況效率,93%

      r——風機運行一天的時間,24 h

      T——風機年運行天數,365天

理論分析采用變頻技術后供電線路功率因數與無功消耗:

通過公式計算現在線路功率因數:

 式中:I1、I2——功率因數提高前、后的電流

       cosφ1——變頻改造前功率因數

       cosφ2——變頻改造后功率因數

       p1——變頻改造前供電功率

       p2——變頻改造后供電功率

   提高功率因數后比現在運行供電線路減少的無功功率:

年線路無功功率傳輸為259.61×24×365=2274183.6kva

按線路損失5%,電費0.55元計算,年節約電費為:

2274183.6×5%×0.55=6.25萬元

總計節約電量:34.5+6.25=40.75萬元

年節電率為:

(2)其他效益
   ①實現電機軟啟動,減小啟動沖擊,降低維護費用,延長設備使用壽命;
   ②系統安全、可靠,具有變頻故障轉工頻功能,確保風機連續運行;
   ③控制方便、靈活,自動化水平高;
   ④輸入諧波含量小,不對電網造成污染;輸出諧波含量低,適合所有改造項目的普通異步電動機;
   ⑤界面全為純中文操作,操作簡單,使用方便;

   ⑥保護功能齊全,除了過壓、過熱、過載、短路等自身保護功能外,還設有外圍連鎖保護系統,提高了系統的安全穩定性; 

   ⑦采集各風機運行的工藝參數、電器參數、電氣設備運行的狀況。
    主扇風機可由PLC進行控制,嚴格按控制程序進行控制,并對扇風機正常切換和故障切換進行控制和操作指導,且在控制柜實現硬件閉鎖控制。在控制站顯示扇風系統工藝參數表、電氣參數、設備運行狀態(工作、停止、故障)以及報警參數表等。

4.結論
  通過對主扇風機變頻節能改造,改調節風機葉片角度調節改為變頻調速是可行的,能夠提高電機使用效率,取得了顯著的節能效果,性能穩定,可靠性高,既節約了能源,又滿足了生產工藝要求,并且大大減少了設備維護、維修費用,直接和間接經濟效益十分明顯。

 

 
 
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