第一篇：英威騰CHH100高壓變頻器在煤礦主通風機上的應用

英威騰CHH100高壓變頻器在煤礦主通風機上的應用

Application of INVT CHH100 High-voltage Transducer into Main Fanning Machine for Coal Mines

英威騰電氣股份有限公司

Shenzhen INVT Electric Co., Ltd

摘要：為了實現節能降耗，山西某大型煤礦企業針對高壓主通風機進行技術改造。根據設備的具體工藝情況，并且分析比較各種可能的技術方案，確定采用高壓變頻技術的最佳解決方案。通過對改造前后主通風機運行情況的對比分析，得出改造后電能大幅度降低、提高主通風機的控制水平的結論。

關鍵詞：煤礦主通風機 節能 高壓變頻器 功率單元串聯 多電平

Abstract: A large-sized coal miner starts the technical alteration for its high-voltage main fanning machine to reduce the power consumption.Following all kinds of possible solutions,optimized solution scheme which uses high-voltage frequency conversion technology is adopted, based on concrete technical conditions.Comparing the performance of main fanning machine before and after the alteration, it is concluded that the alteration can lower the use of electricity and improve the controllability of the main fanning machine.Keywords: Main fanning machine of coal mine, Energy saving, High-voltage transducer, Power cells in series, Multi-level

［中圖分類號］TN773

［文獻標識碼］ A

文章編號：1561-0349（2012）03-引言

節能降耗已成為我國的基本國策。煤礦企業既是產能大戶，又是耗能大戶，許多煤礦企業都非常重視高耗能用電設備的節能技改工作。特別是主通風機，設備功率大、24h不停運轉。由于煤礦特殊的工藝要求，該設備存在很大的節能空間。在滿足礦井通風需要的同時，又實現最大程度的節能。本文通過闡述對山西某大型煤礦企業礦井主通風機采用高壓變頻技術改造，選用功率單元串聯多電平高壓變頻器，實現了主通風機的電能節約和風量無級自動調節。設備的工況和節能要求 2.1 設備參數

煤礦企業主通風機為南陽防爆集團生產的2臺防爆對旋式軸流通風機。風機主要參數如下：

型號： BDK65—10一N026 電動機額定功率（kW）2x 800 負壓（Pa）3077～120 風量（m·s）60～150 額定轉速（r-min）990 額定電壓（V）10000 額定電流（A）2x 56.3 絕緣等級 F級 2.2 運行情況

2臺對旋風機互為備用，單臺電機運行電流在43A左右，該風機月用電量在63萬kWh以上。2.3 對設備節能的具體要求

根據礦井具體情況，確定了采用變頻方式進行技術改造。對設備改造有以下要求。(1)在不影響通風量的前提下，變頻設備應大幅度降低原用電設備(指煤礦主通風機)的電能，節電量要在20％以上。

(2)在不降低節能的基礎上，能夠提高原用電設備的安全性和穩定性。

(3)變頻設備自身的使用壽命長，損耗低，日常維護量少。同時能夠降低原用電設備的維護量。

(4)變頻設備操作方便、不改變原用電設備操作工的操作習慣。操作工在簡單培訓后就可以熟練操作變頻設備。

(5)為了滿足未來煤礦的發展需要，變頻設備容量留有一定的富裕。改造方案的確定

經過論證分析，確定采用功率單元串聯多電平型高壓變頻器，根據井下負壓值連續控制主通風機風量的節能方案，利用1臺變頻器同時拖動1臺對旋風機的2臺電機，2臺對旋風機可以分時使用變頻器。3.1 風量調節方式的選擇

礦井生產過程中，井下對風量的需求和通風網絡特性經常發生變化，需要經常調節風機的工況點以適應生產要求。《煤礦安全規程》對煤礦井下的通風量有具體規定，通風量小不能滿足要求，通風量大會使采煤工作面粉塵加劇而且浪費能源。操作工人通過觀察井下的負壓值高低來判斷風量是否適合。

原系統主通風機的風量調節，主要是改變葉片安裝角度和節流調節，但是節流調節會造成能源浪費；改變葉輪葉片安裝角度一方面需停機操作，另一方面也會使風機效率發生變化，通常需調節的幅度較大時才采用。只有根據負壓值變化自動調節轉速的方式不改變風機的效率，在各個工況點實現不停機調節風機的高效狀態下運轉。3.2 調速方式的選擇(1)液力耦合器

在電機和負載之間串入一個液力耦合裝置，通過液面的高低調節電機和負載之間耦合力的大小，實現負載的速度調節。這種調速方法實質上是轉差功率消耗型的做法，其主要缺點是隨著轉速下降效率越來越低，并且維護工作量大。(2)串級調速

串級調速必須采用繞線式異步電動機，將轉子繞組的一部分能量通過整流、逆變再送回到電網。而現在工業現場幾乎都采用鼠籠式異步電動機，更換電機非常麻煩。這種調速方式的調速范圍一般在70％～95％，調速范圍窄；容易造成對電網的諧波污染，功率因數低；串級調速電機受轉子滑環的影響，大功率無法實現；滑環維護工作量大；屬于落后技術。(3)變頻調速方式

通過高壓變頻器改變電源頻率來調節三相異步電機的轉速(根據公式n=60f(1一s)／P 調節)。這種調速方式調速范圍寬、設備使用壽命長、自身能耗低、日常維護量少。缺點是設備造價比較高，但是隨著高壓變頻器大規模的推廣，其造價正在逐步降低。通過以上分析可見高壓變頻方式最為合適。3．3 高壓變頻器種類的選擇

高壓變頻技術由于現有的電力電子器件耐壓不足，所以每臺產品均需要使用大量的電力電子器件。這些器件組合的多樣性，使得高壓變頻電路組合也很多，當前常用的高壓變頻器主要有以下幾類技術。(1)高低高方式

即變頻器為低壓變頻器，采用輸入降壓變壓器，先把電網電壓降低，然后采用1臺低壓變頻器實現變頻。對于電機，則有2種辦法：① 改用低壓電機；② 仍采用原來的高壓電機，需要在變頻器和電機之間再增加1臺升壓變壓器，即高一低一高變頻方式。這種做法由于采用低壓變頻器，容量也比較小，在電網側的諧波較大。(2)三電平電壓型高壓變頻調速方式

三電平電壓型高壓變頻技術通過獨特的二極管鉗位(或者其他的鉗位)方法，可以使系統的輸出電壓增加一個電平，與兩電平相比較，這種方式的相電壓可以有3個電平輸出，故稱為三電平。同時每個電力電子器件所承受的耐壓只有直流母線電壓的一半，所以采用這種方式，可以使電力電子器件的耐壓要求降低一半。當采用一些高壓的全控型器件，如高壓IGBrI1、IGCT、ⅢCI1、GTO晶閘管時，可以直接實現高壓輸出。由于控制上難度較大，這種方法目前應用比較少，技術尚不成熟，所以不采用。(3)功率單元串聯式多電平高壓變頻方式

功率單元串聯式多電平高壓變頻產品是在輸入端設置1臺輸入隔離變壓器，將輸入高壓交流電變成多組低壓交流電，每組低壓交流電分別輸入到1個功率單元，經整流濾波為直流電后，再經逆變成為交流電，各功率單元的交流信號在逆變側串聯成為高壓交流輸出供給高壓電動機。為了減少輸入諧波，變壓器的每個二次繞組的相位依次錯開1個角度，形成多脈沖、多重化整流方式。其逆變輸出采用多重PWM方式，輸出諧波非常小。這種方式采用低壓器件實現高壓變頻輸出，器件無需串聯，輸入輸出諧波非常小，是一種成熟穩定的高壓變頻技術。

本次改造選用的就是功率單元串聯式多電平高壓變頻器產品。3．4 控制方式的選擇

由于進行的是設備節能改造，所以在保證穩定性的前提下，成本是優先考慮的。一拖二方式在性能上基本與一對一方式相同，工程造價上降低50％以上的費用。以下是2種方式的介紹。

(1)一對一方式

一對一的方式即變頻器與電機一對一配置。由于對旋風機為2臺風機首尾相對放置，那么1臺對旋風機就需要2臺變頻器。這種方式的優點是控制簡單，系統穩定性高。由于4OOkW以下的高壓變頻器原材料成本幾乎一樣，所以這樣的工程造價將非常大。如果把備用的對旋風機也全部配齊的話，整個工程造價將又翻一倍。(2)一拖二方式

一拖二方式就是1臺變頻同時拖動1臺對旋風機的2臺電機，2臺對旋風機可以分時使用該變頻器。這種方式的缺點是控制系統復雜，安裝調試時間長。但是，優點是整個工程造價低(比一對一方式降低一半以上費用)，設備使用率高。4 高壓變頻設備介紹

通過對各方面比較，決定采用高壓變頻器對主通風機進行改造。選用了深圳市英威騰電氣股份有限公司生產的CHH100-1600-10高壓變頻器。(1)高壓變頻器的主要性能指標 變頻器容量（kVA）1900 輸入頻率（Hz）0～50 額定輸入電壓（kV）10.0(±10％)輸出頻率范圍（Hz）一50～+50 過載能力（％）120(1 min)；150立即保護

性能指標滿足相關標準：IEEE519—1992《電源系統諧波控制推薦規程和要求》；GB／T14549—1993《電能質量公用電網諧波》。(2)性能主要特點

① 高壓變頻調速系統采用直接“高一高”變換形式，為單元串聯多電平拓撲結構，主體結構有多組功率模塊并聯而成；采用單元串聯疊波技術、空間矢量控制的正弦波PWM調制方法。

② 變頻裝置控制采用LED鍵盤控制和人機界面控制2種控制方式，2種方式互為備用，2種方式從現場界面上可以進行增、減負荷，開停機等操作。裝置保留至少一個月的故障記錄。③ 在20％～100％的調速范圍內，變頻系統在不加任何功率因數補償的情況下，本機輸入端功率因數達到0.97以上，減少無功輸入，降低了供電容量。

④ 變頻裝置對電網電壓的波動有較強的適應能力，在一10％～+10％電網電壓波動時能滿載輸出。可以承受35％的電網電壓下降而正常繼續運行，能適應煤礦電壓大幅波動的電網環境。

⑤ 變頻裝置設以下保護：過電壓、過電流、欠電壓、缺相保護，短路保護，失速保護，變頻器過載、電機過載保護，半導體器件過熱保護，瞬時停電保護等，聯跳至輸入側10kV開關。保護的性能符合國家有關標準規定，并提供故障、斷電、停機等報警。(3)具體控制方案

如圖1所示，此系統由QF、QF1～QF4，高壓變頻器、自動切換柜(QS1～QS4，KM1～KM4組成)、電動機M1～M4組成。高壓開關柜向變頻器饋電，并為其提供保護，保護主要有速斷保護、過載保護、過電壓保護，其整定值根據變頻器額定值計算。變頻器與高壓柜之間的聯鎖關系有： ① 合閘閉鎖

將變頻器“合閘允許”信號串聯于高壓開關合閘回路。變頻器故障或不能就緒時，高壓開關(斷路器QF)合閘不允許。②故障分閘

將變頻器“高壓分斷”信號并聯于高壓開關分閘回路。當變頻器出現故障時，分斷變頻器高壓輸入。

③隔離開關、真空接觸器以及高壓斷路器之間的閉鎖關系

KM1與KM4電氣互鎖；KM1與KM3，電氣互鎖；KM2與KM3電氣互鎖；KM2與KM4，電氣互鎖；控制同一臺電機的高壓斷路器和真空接觸器同時只允許一個閉合，如QF閉合，則KM1不允許合閘，KM1合閘，則QF不允許合閘。

④當M1正轉M2同時反轉時，即拖動一臺對旋通風機變頻運行時，斷開QF1、QF2，分別合上QS1、QS2、KM1、KM2、QF；當變頻器出現故障時，由另一臺對旋式風機運行，即斷開QF、KM1、KM2、QS1、QS2，合上QF3、QF4、KM3、KM4。

⑤ 當變頻器出現故障或需要檢修時，只要斷開QF和QS1～QS4即可。變頻器具有反風功能。柜門上有1～4風機運行指示，KM1～KM4，分閘和合閘指示。

高壓變頻器

圖1 電氣控制電路圖 變頻設備運行情況

變頻器于2011年6月30日安裝完成，7月3日投入運行。變頻器顯示采用中文圖形界面，觸摸屏操作，生動直觀，變頻器的運行狀態一目了然，各種運行數據可在觸摸屏上查詢，便于操作人員及時了解變頻器的運行情況。變頻器操作簡單，兩級風機可以同時起動，可在3min之內起動至高速，短時間內達到所需風量。縮短的起動時間確保了生產安全。反風操作比以前簡單可靠，完全可滿足1Omin內實現反風的要求。根據實測累計節約電能50586kWh／d。變頻器投入運行以來一直運行穩定，輸出頻率、電壓和電流符合要求，變頻器網側實測功率因數為0.976，效率均高于96％，滿載時網側電流諧波總容量小于3％。

第二篇：變頻器在提升機上的應用

河南遠航工控設備有限公司 竭誠為您服務 礦井提升機的變頻調速改造

一、概況

礦井提升機是煤礦，有色金屬礦生產過程中的重要設備。提升機的安全、可靠運行，直接關系到企業的生產狀況和經濟效益。某煤礦井下采煤，采好的煤通過斜井用提升機將煤車拖到地面上來。煤車廂與火車的運貨車廂類似，只不過高度和體積小一些。在井口有一絞車提升機，由電機經減速器帶動卷筒旋轉，鋼絲繩在卷筒上纏繞數周，其兩端分別掛上一列煤車車廂，在電機的驅動下將裝滿煤的一列車從斜井拖上來，同時把一列空車從斜井放下去，空車起著平衡負載的作用，任何時候總有一列重車上行，不會出現空行程，電機總是處于電動狀態。這種拖動系統要求電機頻繁的正、反轉起動，減速制動，而且電機的轉速一定規律變化。斜井提升機的機械結構示意如圖1所示。斜井提升機的動力由繞線式電機提供，采用轉子串電阻調速。提升機的基本參數是：電機功率55kW，卷筒直徑1200mm，減速器減速比24︰1，最高運行速度2.5m/s，鋼絲繩長度為120m。

目前，大多數中、小型礦井采用斜井絞車提升，傳統斜井提升機普遍采用交流繞線式電機串電阻調速系統，電阻的投切用繼電器—交流接觸器控制。這種控制系統由于調速過程中交流接觸器動作頻繁，設備運行的時間較長，交流接觸器主觸頭易氧化，引發設備故障。另外，提升機在減速和爬行階段的速度控制性能較差，經常會造成停車位置不準確。提升機頻繁的起動﹑調速和制動，在轉子外電路所串電阻的上產生相當大的功耗。這種交流繞線式電機串電阻調速系統屬于有級調速，調速的平滑性差；低速時機械特性較軟，靜差率較大；電阻上消耗的轉差功率大，節能較差；起動過程和調速換擋過程中電流沖擊大；中高速運行震動大，安全性較差。

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二、改造方案

為克服傳統交流繞線式電機串電阻調速系統的缺點，采用變頻調速技術改造提升機，可以實現全頻率（0~50Hz）范圍內的恒轉矩控制。對再生能量的處理，可采用價格低廉的能耗制動方案或節能更加顯著的回饋制動方案。為安全性考慮，液壓機械制動需要保留，并在設計過程中對液壓機械制動和變頻器的制動加以整合。礦井提升機變頻調速方案如圖2所示：

圖2 礦井提升機變頻調速方案

攜手遠航 共創輝煌 電話：0371-67250191/192/193 傳真：0371-67250102熱線：*** 河南遠航工控設備有限公司 竭誠為您服務 考慮到繞線式電動機比鼠籠式電動機的力矩大，且過載能力強，所以仍用原來的4極160kW繞線式電機，在用變頻器驅動時需將轉子三根引出線短接。提升機在運行過程中，井下和井口必須用信號進行聯絡，信號未經確認，提升機不能運行。為顯示運行時車廂的位置，使用E6C3-CS5C 40P旋轉編碼器，即電機旋轉1圈旋轉編碼器產生40個脈沖，這樣每兩個脈沖對應車廂走過的距離為1200。則與實際距離的誤差值為4-3.9=0.027mm，卷筒運行一圈誤差為0.027，已知鋼絲繩長度為120m，如果兩個脈沖對應車廂走過的距離用近似值3.9mm計算，120m全程誤差為120000。再考慮到實際檢測過程中有一個脈沖的誤差，則最大的誤差在821mm~829mm之間，對于數十米長的車廂來說誤差范圍不到1米，精度足夠。因此，用計數器實時統計旋轉編碼器發出的脈沖個數，則可計算出車廂的位置并用顯示器顯示。另外一個問題是計數過程中有無累計誤差存在？實際檢測時，在一個提升過程開始前，首先將計數器復位，第一個重車廂經過某個位置時，打開計數器計數，車廂在斜井中的位置以此點為基準計算，沒有累計誤差。在操作臺上，用SWP-AC系列智能型交流電壓/電流數字儀表顯示交流電壓和電機工作電流，用智能型數字儀表顯示提升次數和車廂的位置。

三、方案實施

斜井提升負載是典型的摩檫性負載，即恒轉矩特性負載。重車上行時，電機的電磁轉矩必須克服負載阻轉矩，起動時還要克服一定的靜摩檫力矩，電機處于電動工作狀態，且工作于第一象限。在重車減速時，雖然重車在斜井面上有一向下的分力，但重車的減速時間較短，電機仍會處于再生狀態，工作于第二象限。當另一列重車上行時，電機處于反向電動狀態，工作在第三象限和第四象限。另外，有占總運行時間10%的時候單獨運送工具或器材到井下時，電機純粹處于第二或第四象限，此時電機長時間處于再生發電狀態，需要進行有效的制動。用能耗制動方式必將消耗大量的電能；用回饋制動方式，可節省這部分電能。但是，回饋制動單元的價格較高，考慮到單獨運送工具或器材到井下僅占總運行時間的10%，為此選用價格低廉的能耗制動單元加能耗電阻的制動方案。

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提升機傳統的操作方式為，操作工人坐在煤礦井口操作臺前，手握操縱桿控制電機正﹑反轉個三擋速度。為適應操作工人這種操作方式，變頻器采用多段速度設置，X1、X2設為正反轉，X3、X4、X5可設擋速度。變頻調速原理圖如圖3所示：

變頻器的設置詳請參見MC200T系列變頻器用戶手冊。

四、提升機工作過程

提升機經過變頻調速改造后，系統的工作過程阿盛大的變化。操縱桿控制電機無極調速。不管電機正轉還是反轉，都是從礦井中將煤拖到地面上來，電機工作在正轉和反轉電動狀態，只有在滿載拖車快接近井口時，需要減速并制動，提升機工作時序圖如圖4所示：

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圖4 提升機工作時序圖

圖4中，提升機無論正轉、反轉其工作過程是相同的，都有起動、加速、中速運行、穩定運行、減速、低速運行、制動停車等七個階段。每提升一次運行的時間，與系統的運行速度，加速度及斜井的深度有關，各段加速度的大小，根據工藝情況確定，運行的時間由操作工人根據現場的狀況自定。圖中各個階段的工作情況說明如下：

（1）第一階段0～ｔ1：串車車廂在井底工作面裝滿煤后，發一個聯絡信號給井口提升機操作工人，操作工人在回復一個信號到井底，然后開機提升。重車從井底開始上行，空車同時在井口車場位置開始下行。

（2）第二階段 t1～t2：重車起動后，加速到變頻器的頻率為f2速度運行，中速運行的時間較短，只是一過渡段，加速時間內設備如果沒有問題，立即再加速到正常運行速度。

（3）第三階段 t2～t3：再加速段。

（4）第四階段 t3～t4：重車以變頻器頻率為f3的最大速度穩定運行，一般，這段過程最長。（5）第五階段 t4～t5：操作工人看到重車快到井口時立即減速，如減速時間設置較短時，變頻器制動單元和制動電阻起作用，不致因減速過快跳閘。

（6）第六階段 t5～t6：重車減速到低速以變頻器頻率為f1速度低速爬行，便于在規定的位置停車。

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以上為人工操作程序，也可按PLC自動操作程序工作。圖中加速和減速段的時間均在變頻器上設置。

五、結語

繞線式電機轉子串電阻調速，電阻上消耗大量的轉差功率，速度越低，消耗的轉差功率越大。使用變頻調速，是一種不耗能的高效的調速方式。提升機絕大部分時間都處在電動狀態，節能十分顯著，經測算節能30%以上、取得了很好的經濟效益。另外，提升機變頻調速后，系統運行的穩定性和安全性得到大大的提高，減少了運行故障和停工工時，節省了人力和物力，提高了運煤能力，間接的經濟效益也很可觀。

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第三篇：變頻器在油田抽油機磕頭機上的應用

變頻器在油田抽油機磕頭機上的應用

一．抽油機的工作原理及組成當抽油機工作時，驢頭懸點上作用的負載是變化的。工作分為兩個沖程，抽油機上沖程時，驢頭懸點需提起抽油桿柱和液柱，在抽油機未進行平衡的條件下，電動機就要付出很大的能量，這時電動處于電動狀態。在下沖程時，抽油機桿柱轉拉動對電動機做功，使電動機處于發電機的運行狀態。抽油機未進行平衡時，上、下沖程的負載極度不均勻，這樣將嚴重地影響抽油機的四連桿機構、減速箱和電動機的效率和壽命，惡化抽油桿的工作條件，增加它的斷裂次數。為了消除這些缺點，一般在抽油機的游梁尾部或曲柄上或兩處都加上了平衡重，如圖一所示。這樣一來，在懸點下沖程時，要把平衡重從低處抬到高處，增加平衡重的位能。為了抬高平衡配重，除了依靠抽油桿柱下落所釋放的位能外，還要電動機付出部分能量。在上沖程時，平衡重由高處下落，把下沖程時儲存的位能釋放出來，幫助電動機提升抽油桿和液柱，減少了電動機在上沖程時所需給出的能量。目前使用較多的游梁式抽油機，都采用了加平衡配重的工作方式，因此在抽油機的一個工作循環中，有一個電動運行狀態和一個發電機運行狀態。當平衡配重調節較好時，其發電機運行狀態的時間和產生的能量都較小。

1—底座；2—支架；3—懸繩器；4—驢頭；5—游梁； 6—橫梁軸承座；7—橫梁；8—連桿；9—曲柄銷裝置； 10—曲柄裝置；11—減速器；12—剎車保險裝置； 13—剎車裝置；14—電動機；15—配電箱

二．抽油控制器的系統圖及控制特點

系統組成由人機界面，三菱PLC，KV2000系列變頻器，制動單元，制動電阻。在整個系統中PLC和變頻器，觸摸屏均通過RS-485進行串行通訊。

整個控制系統特點：

1． 可實現對抽油機的多種控制：空抽控制，定時啟停控制，負荷超限停機控制,連噴帶抽控制，啟停的遠程控制。

2． 自動記錄抽油機工作過程,保存工作狀態信息。自動判斷抽油機工作是否正常,給出報警信息。

3． KV2000系列變頻器對電機參數有自動調諧功能，可自動測出電機特性并自動設定其相關的參數。

4． 變頻器提供多組信號輸入方式，包括溫度檢測信號，模擬信號，數字信號輸入，以及脈沖信號的輸入，包括故障繼電器報警輸出。

5． 通過人機界面可實對變頻器的監控功能：頻率設定，頻率改寫，輸出電壓，電流等。對變頻器的控制功能：運行，停機，故障復位等。

6． 高效節能，增產。變頻器的控制程序是根據油田實際情況，它能自主判斷抽油機運行的上下沖程，根據油井的實際情況，實時調節上下沖程的速度，達到實際抽油時，不更改每分鐘的抽油次數，但增加每次抽油時的采油量，提高抽油機的產量。（作者：科姆龍電氣）

第四篇：ABB變頻器在煤氣加壓機上的應用

ABB變頻器在煤氣加壓機上的應用

摘要：在煤氣加壓機控制系統中運用變頻調速技術對其進行改造，從而實現煤氣加壓機運轉的自動調節，控制煤氣流量，年節電效益12.91萬元.關鍵詞：煤氣加壓機

變頻器節能 一 概述

煉鐵廠豎爐車間煤氣加壓系統有220kW加壓風機兩臺，一用一備，煤氣的恒壓供給是保證豎爐系統正常工作的重要條件，一般情況下要求出口壓力為20KPa，原系統采用液力耦合器調速，電機以額定轉速運行。

液力耦合器是通過控制工作腔內工作油液的動量矩變化，來傳遞電機能量并改變輸出轉速的，電動機通過液力耦合器的輸入軸拖動其主動工作輪，對工作油進行加速，被加速的工作油再帶動液力耦合器的從動工作渦輪，把能量傳遞到輸出軸和負載，這樣，可以通過控制工作腔內的油壓來控制輸出軸的力矩，達到控制負載的轉速的目地。二 原系統工況及存在的問題

豎爐從投產以來，煤氣加壓機采用液力耦合器調速，存在諸多的問題如下:

1、電機直接啟動時，沖擊電流加大，影響電網的穩定性。

2、電機的效率低，損耗大，尤其低速運行時，效率極低。

3、采用液力耦合器時，在低速向高速運行過程中，延遲性較明顯，不能快速響應，同時這時候的電流較大。

4、液力耦合器的附件——水冷卻系統，長期運行，維護跟不上，冷卻管內的水垢越積越多，易堵塞，導致冷卻效果差，最終油溫過高。

5、特別是進口壓力過低，通過液力耦合器調速后，出口壓力要求在20KPa左右，那么就會出現油溫過高，結果轉速沒法調節到指定范圍內，出口壓力還是低，造成常常減料，球團產量相應降低。

6、液力耦合器運行時間稍長，就會嚴重漏油，對環境污染大，地面也被油嚴重污蝕。

從以上運行情況分析：要提高電動機的工作效率、節約電能，為滿足生產工藝的要求，需要對其進行改造。在風機電動機上裝設變頻調速裝置，取代液力偶合器調速，要求變頻器有高可靠性，長期運行無故障。三 變頻改造方案

電動機采用變頻調速后，電動機轉軸與負載直接相連，但電動機不再由電網直接供電，而是由變頻器供電，變頻器通過改變電動機的供電頻率來改變電機轉速，因此可以實現相當寬的頻率范圍內無級調速，而且在全范圍內具有優異的效率和功率因素特性。

采用變頻調速后，異步電動機轉速n=60f(1-s)/p，其中f 為變頻器輸出頻率，s 為異步電動機轉差率，p 為電動機極對數。由式可見，交流電動機的同步轉速n與電源頻率f成正比，所以改變電源頻率就能改變電機轉速，從而實現調速的目的。

可以根據工藝狀況需要而調節變頻器的輸出頻率，以滿足工藝要求。當工藝狀況需要時，讓電動機高速運行以達到工藝要求；當工藝

狀況允許時，使電動機低速運轉節約電能。

另外，用變頻器對風機進行改造不必對原系統進行大的改動。取消液力耦合器，以及液力耦合器的水冷卻系統，電機前移。

1、實際應用設備參數

加壓風機型號為JLM—250D，其性能如表1所示

表1 風機參數

2、電機型號為YB315M1-2，其性能如表2所示

表2 電機參數

3、根據風機和電機的配置選擇變頻器的容量 型號：ACS800-04P-0320-3＋P901 250KW 輸入項目 U：3～380－415V I：501A f：48～ 63Hz

輸出項目 U：3～uinput I：521A f：0～ 300Hz

4、變頻改造方案：

在風機上裝設變頻系統，拆除液力耦合器（如圖一）；保留原工頻系統。

圖1

風機變頻改造示意圖

5、變頻器調試：

首先將電機的額定功率、電壓、電流及工作頻率輸入變頻器，并確認它們與變頻器的額定數據相匹配，其次是選擇控制方式，命令源，最后設置速度設定值，斜坡上升/下降時間等一些必要的參數。

6、變頻調速與液力耦合器調速的其他性能比較

變頻調速與液力耦合器調速除了節能方面的差別外，還在功率因素、起動性能、運行可靠性、運行維護、調節及控制特性、投資及回報等方面有較大差異。6、1功率因素

變頻調速可以在很寬的轉速范圍內保持高功率因素運行（例如20%以上轉速時功率因素大于0.95%），而液力耦合器低速運行時功率

因素低于電動機額定功率因素，如果在70%以下轉速時，功率因素將低于0.7。采用液力耦合器如果需要提高功率因素，則需另加功率因素補償裝置。6、2 起動性能

采用變頻調速時，如電動機保持額定轉矩起動，電網輸入起動電流小于電動機額定電流的10%，對于風機泵類負載，其起動電流更小。而且起動的全過程可控，起動點和爬坡時間可設置。而液力偶合器不能直接改善起動性能，起動電流達到額定電流的5-7倍，即使是繞線型轉子，采取轉子串電阻方法需改善起動性能，需增加起動裝置，但起動電流仍將是額定電流的2倍以上，是變頻起動的20倍以上。起動對電動機和電網的沖擊相當大，對電動機來說，造成轉子鼠籠斷條和定子繞組開焊，據統計，約15%的電動機故障由直接起動引起。對于電網來說，直接起動造成電網電壓短時下降，干擾其它設備運行。6、3 運行可靠性、運行維護

液力耦合器機械結構和管路系統復雜，要長期可靠運行，系統維護工作量增大，如果出現故障，無法直接定速運行，必須停機檢修。低壓變頻裝置電子線路比較復雜，但目前技術已趨成熟，尤其是單元串聯多電平方式的低壓變頻裝置具有單元自動切換和冗余運行特性，在單元故障時可不停機連續運行，可靠性得以保證，而且檢修維護相當容易，只需定期更換進風濾網即可。6.4 調節及控制特性

液力耦合器依靠調節工作腔油量大小改變輸出轉速，因此響應

慢，可能跟不上控制的需要，而變頻調速的頻率改變速度相當快，完全可以以系統允許的最高速度進行調節。液力耦合器的速度調節精度較低，而變頻調速屬于數字式控制，其穩頻精度達到0.1%以上，因此可以實現精確控制。四 節能情況分析

液力偶合器從電動機輸出軸取得機械能，通過液力變送后送人負載，其間存在功率損耗；變頻器從電網取得電能，通過電動機變送后送人負載，其間同樣存在功率損耗。在轉速范圍內，兩種調速方式的效率—轉速曲線如下：

兩種調速方式的效率—轉速對比曲線

1、理論上計算節能效果：

220kW風機的風量從100%降低到70%，由于流量與轉速一次方成正比，因此轉速可以降低70%，而負載功率與轉速的立方成正比，所以負載功率理論上降為34.3%。

采用變頻調速，其效率按0.95計算，再考慮電動機效率0.85，管道系統效率0.95，則電網總輸人功率約為：

220（34.3%/0.95/0.85/0.95）=220×44.71%=98.36kW 采用液力偶合器，其效率按0.665計算，再考慮電動機效率0.85，管道系統效率0.95，則電網總輸人功率約為：

220（34.3%/0.665/0.85/0.95）=220×63.87%=140.51kW 二者之差為節約的電能，即：140.51-98.36=42.15kW，全年按330日計算，年節電: 42.15×330×24=333828度

2、實際測量節約電能比較：出口壓力達到20KPa為標準 2、1 改造前實測數據 u1=380V；i1=140A；cosφ1=0.92 P1=1.732ui =1.7321×380×140×0.92= 84.78kw 每年耗電量（全年運行330天計）為：84.78×24×330=671458度 2、2 改造后實測數據

u2=380V ；i2=50－70A ；cosφ2=1 取個中間值 i2=60A P2=1.732ui =1.7321×380×60×1=39.5kw 每年耗電量（全年運行330天計）為：39.5×24×330=312840度 2、3 每年節省的電量： 671458－312840=358618度 節電率：358618÷671458=53.4% 每年節約電費（按0.36元/度計）：358618×0.36=12.91萬元

3、節約循環新水比較

根據在水泵房的新水流量表的指示比較得知：(19-14.5)×24×330=35640噸

五 結束語

對煤氣加壓風機改造表明：采用變頻器對風機進行節能改造具有結構簡單、改造方便、節能效果明顯、投資回收期短的特點；風機可軟起軟停、減少設備機械沖擊、延長設備使用壽命、降低設備的維修費用；拖動系統應用變頻調速技術，在大大節約電能的基礎上，使長期輕載運行的引風機工作在低轉速、低電壓的狀態下，這樣就使電機發熱少、溫升低，延長了使用壽命。變頻調速技術也提高了功率因數，使電網損耗減少，效率提高，同時降低了風機噪音，改善了生產環境。另外變頻器自我檢測、故障診斷、保護功能齊全，可有效地防止事故擴大化。

作者簡介:王長林,男

第五篇：三晶S350矢量變頻器在彩印機上的應用

三晶S350矢量變頻器在水泥包裝機上的應用

S350系列是新一代高性能矢量變頻器，有如下特點：

■采用最新高速電機控制專用芯片DSP，確保矢量控制快速響應

■硬件電路模塊化設計，確保電路穩定高效運行

■外觀設計結合歐洲汽車設計理念，線條流暢，外形美觀

■結構采用獨立風道設計，風扇可自由拆卸，散熱性好

■無PG矢量控制、有PG矢量控制、轉矩控制、V/F控制均可選擇

■強大的輸入輸出多功能可編程端子，調速脈沖輸入，兩路模擬量輸出

■獨特的“挖土機”自適應控制特性，對運行期間電機轉矩上限自動限制，有效抑制過流頻繁跳閘

■寬電壓輸入，輸出電壓自動穩壓（AVR），瞬間掉電不停機，適應能力更強

■內置先進的 PID 算法，響應快、適應性強、調試簡單 ； 16 段速控制，簡易PLC 實現定時、定速、定向等多功能邏輯控制，多種靈活的控制方式以滿足各種不同復雜工況要求

■內置國際標準的 MODBUS RTU ASCII 通訊協議，用戶可通過PC/PLC控制上位機等實現變頻器485通訊組網集中控制

水泥包裝機

水泥包裝機的分類

水泥包裝機大都分為固定式和旋轉式,固定式水泥包裝機是指1-4嘴包裝機,由人工移動插袋來完成水泥的灌裝,旋轉式水泥包裝機是指6-14嘴,人工不動,包裝機旋轉來完成插袋灌裝.旋轉式水泥包裝機的配套設備:

振動篩,螺旋閘門.給料機,溜槽,包裝機主機,接包輸送機,正包輸送機,清包輸送機,荷重傳感器,料位控制儀等,有時也根據水泥廠不同要求做為配套

水泥包裝機特點

1、適應面廣，凡流動性能較好的粉狀、顆粒物質都可使用本包裝機進行包裝。

2、基本實現自動化，灌裝、計量、掉袋等動作均自動連續完成。

3、工作環境潔凈環保，不插袋不灌裝，袋重不到標定值不掉袋，袋子意外脫落閘板立刻關閉，停止灌裝。

4、維修簡單，易損件少，無液壓、氣動元件。

5、八嘴至十二嘴回轉式水泥包裝機配備水泥清包機、水泥接包機、水泥振動篩、給料機。水泥包裝機的技術參數

水泥包裝機工作運行流程

裝—計量—掉袋

（一）啟動運轉步驟：通電—啟動皮帶機—啟動包裝機—啟動給料機—插袋—灌

（二）停機步驟：關閉給料機—放空包裝機中水泥—關掉總電源

全操作與日常維護保養

（一）開車前注意現場環境，清除影響作業的障礙物，除插袋外，禁止其他人員靠近旋轉包裝機。

（二）開車前認真檢查電器部分，調速器旋鈕位置于0位，順時針轉動旋鈕逐漸加速到所需轉速，每分停機務必將調速器旋鈕回到0位。

（三）插袋時身體與機器要保持適當距離，防止碰傷。

（四）灌裝時不準手按，腳踢水泥袋，以免影響計量精度。

（五）當運轉中出現故障緊急停車檢修時，須切斷電源，掛牌警示或專人監護。

（六）包裝機接地保護要安全可靠，并定期檢測接地電阻。

（七）當皮帶機突然停車時，應立即切斷包裝機旋轉電源，以防刮包