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《變頻技術在軸流式主通風機上的應用分析》》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、變頻技術在軸流式主通風機上的應用分析摘要根據(jù)國家發(fā)改委十一五節(jié)能工程要求，結合軸流式風機在設計選型與生產過程通過主通風機電控系統(tǒng)高壓變頻改造，實現(xiàn)滿足安全生產需要和節(jié)約電能的雙重目標關鍵詞風機；變頻調速；高壓變頻器；功率單元串聯(lián)多電平煤礦行業(yè)既是我國的產能大戶，又是耗能大戶，其中作為礦井“肺”的主通風機的耗電量約占生產電耗的15%25%，隨著節(jié)能降耗成為國策，越來越多的企業(yè)尋求對其進行技術改造。由于煤礦的工藝特點，主通風機設計選型時按照礦井最大需量考慮，實際生產過程中，運行效率普遍較低，部分甚至在30%以下而傳統(tǒng)運行方式下，無論需用風量大小，風機都以最高轉速
2、運行，系統(tǒng)所需風量的大小一般是通過調節(jié)風門開度或增減運行電機的臺數(shù)來完成的，功率較大，消耗電能多；而采用變頻調速技術后，可通過改變電動機工作電源頻率來調節(jié)系統(tǒng)風量，最大化地實現(xiàn)了節(jié)能。1調速原理分析按照電機學的基本原理，已知交流異步電動機的轉速表達式為：n=（1-s）60f/p式中s--滑差；P--電機極對數(shù)；f--電機運行頻率結論：如果平滑地改變加到異步電動機定子繞組的交流電的頻率f，就可以平滑地調節(jié)異步電動機的轉子轉速n。2節(jié)能原理分析由流體力學及電機學公式可知，風機工況參數(shù)與電源頻率的關系為：式中Q--風機風量；H--風機風壓；P--風機功率；f--電
3、源頻率上式說明，風機的流量與電源的頻率成正比，風壓與電源頻率的平方成正比，功率與電源頻率的立方成正比因此，通過變頻方式改變風量時，當風量下降20%時，功率可將下降49%；如風量下降50%，功率可下降87.5%3方案選擇星村煤礦設計選用BDK-8-No.27型（740r/min）礦用對旋軸流風機二臺，一臺工作，一臺備用配套電機為防爆電動機（10kV，2450kW，740r/min）方案一：高-低-高方式變頻系統(tǒng)：采用降壓升壓變壓器，將10kV高壓降為低壓，經(jīng)低壓變頻器變頻后，再經(jīng)升壓后驅動電動機。方案二：功率單元串聯(lián)多電平高壓變頻系統(tǒng)：在10kV側設置移相變壓
4、器，將高壓交流電變成多組低壓交流電，每組低壓交流電分別輸人到單個功率單元，經(jīng)整流為直流電后，逆變成為交流電，各功率單元的交流電按照一定的規(guī)律在逆變側串聯(lián)成為高壓交流電，輸出供給高壓電動機4技術分析方案一采用設備較多，控制環(huán)節(jié)較復雜，且對電網(wǎng)側的諧波分量較大；方案二采用低壓器件實現(xiàn)高壓變頻輸出，輸入輸出諧波非常??；通過比較，確定本次改造選擇一拖二的功率單元串聯(lián)式多電平高壓變頻技術。5諧波污染分析改造后的控制系統(tǒng)選用交-直-交結構高壓變頻系統(tǒng)，先將電源交流電用整流電路轉變成直流電，再用逆變電路將直流電轉換為頻率可變的交流電輸入側移相變壓器將網(wǎng)側高壓變換為副邊的多
5、組低壓，各副邊繞組在繞制時采用延邊三角接法，相互之間有一定的相位差（60/n）這種多級移相疊加的整流方式，消除了大部分由獨立功率單元引起的諧波電流，可以大大改善網(wǎng)側的電流波形，使變頻器網(wǎng)側電流近似為正弦波，不需要輸入濾波器；其負載下的網(wǎng)側功率因數(shù)可達0.95以上系統(tǒng)整流電路采取全控型電力電子器件，為PWM多電平控制方式，電壓源型儲能方式，其結構與逆變部分基本對稱，則可以做到輸入電流基本為正弦波，諧波成分很低，功率因數(shù)可調，且能量可雙向流動這種變頻器對電機選擇性要求不高，從技術上有效地降低了逆變器件的損壞度，從而保證了系統(tǒng)運行的安全可靠性這種系統(tǒng)控制的電機諧波
6、損耗大大減少，消除了由此引起的機械振動，減小了軸承和葉輪的機械力，從而保證主通風機電機運行壽命，且網(wǎng)側諧波含量很低，有效地降低了系統(tǒng)對礦井供電系統(tǒng)的諧波污染。6調節(jié)性能分析系統(tǒng)控制方式選用壓頻比及無傳感器矢量控制兩種方式相結合的運行模式，有效地保證了電機在高低速情況下控制的快速性及控制精度準確性V/f比恒定控制常用于風機水泵的調速功能，以及對調速范圍要求不高的場合V/f比恒定控制的突出優(yōu)點是可以進行電機的開環(huán)速度控制利用矢量控制來彌補壓頻比控制方式動態(tài)性能控制不好的缺點，從而實現(xiàn)全面優(yōu)良的控制品質目前變頻器控制元件多采用IGBT器件，它作為大功率電子器件，具
7、有驅動功率小，開關能耗小工作頻率高等優(yōu)點，保證系統(tǒng)的高可靠性及運行穩(wěn)定性。7接口能力及保護功能系統(tǒng)選用S7200型PLC做為控制核心，主要負責變頻器與工業(yè)現(xiàn)場的接口，以及對變頻器內部開關量的處理PLC負責對系統(tǒng)內外的各種狀態(tài)進行綜合判斷，實現(xiàn)對變頻器的啟動停機急?？刂?，實現(xiàn)對變頻器故障的報警與保護PLC模塊可以有效地實現(xiàn)原有風機在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測的所有功能，采集并顯示各種監(jiān)測數(shù)據(jù)，有利于實現(xiàn)遠程控制，便于接入礦井自動化控制系統(tǒng)，故障智能化顯示功能有利于快速查找系統(tǒng)故障，迅速處理問題，保證了系統(tǒng)地安全性可靠性高壓變頻器自身具有高性能的保護功能，如輸出過載輸出過流
8、電網(wǎng)過電壓電網(wǎng)欠電壓電網(wǎng)失電直流母線過電壓直流母線欠
