变频控制系统在地面主通风机中的应用.pdf

总第1 0 6期 变频控制 系统在地 面主通风机 中的应 用 岳 国 强 开滦集团蔚州矿业公司 崔家寨矿， 河北 蔚县0 7 5 7 0 0 摘要 改造后的崔家寨煤矿地面主通风机采用两台离心风机 ， 其电控系统采用 K Y A S C SC S型矿井主 扇变频控制系统。该系统采用变频控制系统实现主通风机 的自动、 节能运行， 并能实现无人值守， 达到减 员增效 目的。 关键词 变频控制 ； P L C； 节能 中图分类号 T D 7 2 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 5 2 7 9 8 2 0 0 8 0 8 0 0 2 5 0 1 1 总体设计 K Y A S C SC S型矿井主通风机变频控制系统 采用 “ 高压变频器 P L C控制 远程监控 ” 的模 式 ， 实现对矿井地面主扇的 自动控制。系统包括 1 两 套 高 压 变 频 控 制 系 统 ， 输 出 功 率 1 2 0 0 k W， 输出电压 6 k V； 2 两套 P L C控制系统 ， 包括一台西门子 s 7 3 0 0 P L C系统及触摸屏 ； 3 一套远程监控 系统 ， 采用组态 软件“ 组 态 王” 作为开发平台 ； 4 一套测量及传感器件， 包括负压、 温度、 振 动、 电压 、 电流 、 电量等； 5 具有实现 自动及远程控制 的高压供 电和 低压供电系统 ； 6 另外， 为实现风机的自动控制， 对 目前的 风门执行机构 、 供电、 位置 检测等进行改造 ， 以便实 现 自动化控制。 1 ． 1 原理 变频器采用先进 的功率单元 串联叠波 又称功 率单元多重化结构 方式、 正弦波 P WM调制方 法 ， 利用成熟 的低压变频器技术和功率器件 I G B T， 从原 理上保证 了系统的可靠性 ， 并使变频器 的输入输 出 波形得 到极 大改善 。在美 国， 该方 式 变频 器号 称 “ 完美无谐波” 。 功率单元和控制系统之间采用光纤通讯 ， 实现 强弱 电问的完全电气隔离 ， 提高 了整个系统的抗 干 扰能力， 见图 1 。 1 ． 2 P L C控制部分 P L C控制系统是风机系统的核心。在综合考虑 可靠性 、 稳定性 、 处理速度和通讯功能等多项指标基 础上 ， 该矿采用西门子 的 s 73 0 0系列 P L C作 为本 系统 的主控单元 。P L C控制系统包括 以下部件 S I E ME N S s 73 0 0 P L C及数字量 、 模 拟量 和通 讯单元 模块等 ， 振动变送器 2台、 温度巡检仪 2台、 U P S不 问断 电源一台、 2 4 V开关电源 以及继 电器和接线端 子若干。 由于单条导轨所能容纳的 P L C模块数量有限， 而本系统 中的输入、 输 出量较多 ， 因此使用 了扩展导 轨 ， 即利用 I M3 6 5模块再增加一条导轨 。 图 1 高压变频调速系统结构 2 节能分 析 节能分析， 见图2 。 ‘ 图 2节 能 分 析 设风机工频恒速运行时风量 Q1 0 0 ％。如 图 2， 用档板调节风量时， 轴功率 P和风量 Q的关系近 似 曲线为 P l P H O ． 4 0 ． 6 Q 用变频器调节风量时 ， 下转第 7 5页 收稿 日期 2 0 0 8 - 0 3 -0 5 作者简介 岳国强 1 9 7 5一 ， 男， 河北高邑人， 助理工程师， 从事技术管理工作。 维普资讯 2 0 0 8年8月 燕红侠等 电力电容器运行中的防爆处理 第1 7 卷第8 期 行中， 移相 电容器的功率损耗和发热量 随电压 的平 方增加 。因此 ， 电压过高将导致 电容器 的温度显著 增加 ， 使其寿命大大缩短 。为延 长电容器 的使用寿 命 ， 电容器应经常在不超过额定 电压下运行。 电力系统 中， 大容量电动机突然甩负荷或重复 冲击负荷 ， 都会使电网电压的波形发生畸变 ， 产生高 次谐波。移相电容器对谐波电压的反 映较敏感 ， 在 发生谐波共振情况下 ， 可能导致严重损坏或无法 运 行。因此 ， 送电时 ， 应先投入 负荷电路 ， 后投入 移相 电容。电源电压过高时 ， 应及时将 电容器暂 时退 出 运行。 3 运行电流的监测 。电容器组允许在其 1 ． 3 倍额定电流下长期运行 ， 即运行 中允许长期超过 电 容器组额定电流的 3 0 ％。其 中， 1 0 ％是工频过 电压 引起的过 电流 ， 另有 2 0 ％是 由于高次谐波引起的过 电流。因此， 运行中的电容器应严格监视运行电流 ， 一 旦超限应及时将电容器组退出运行 。为 了延长电 容器的使用寿命， 电容器应维持在额定电流下运行。 电容器 的额定电流 ， 是指额定容量的电容器在正弦 波形 、 额定频率 、 额定电压下所通过 的电流。 4 防止带 电荷合 闸。操作过 电压也极 易损 坏电容器。过于频繁操作对电容器组也是不利的。 尤其要注意电网失压后重合 闸时 ， 会造成 电容器组 带电荷合闸。带电荷合闸时 ， 如 电源的电压极性相 反 ， 将造成很强的冲击 ， 使多台电容器损坏 ， 甚 至发 生电容器群爆 。电容器组 每次重新合 闸， 必须在开 关断开电容器放电 3 mi n后进行 。运行 中， 每月都 应检查熔丝和放电装置是否完好 。为了保护 电容器 组 ， 自动放电装 置应经常与 电容器直接并联 中间 无断路器 、 闸刀开关 和熔断器等 ， 对具有非专用放 电装置的电容器组 例如 ， 高压 电容器用 的电压互 感器和低压 电容器用的 白炽灯泡 以及 与电动机直 接联接的电容器组， 可以不另装放电装置。电容器 组每次从 网路 断 开 ， 其 放 电应 该 自动进 行 ， 并 在 1 0 m i n 内将其额定电压的峰值剩余电压降到 7 5 V 或更低。 5 注意电容器运行中最容易发生渗油和膨 肚 。渗油常发生在引 出线套管部位 ， 适 当拧紧上螺 帽以防渗油， 不可轻易拆开套管的外瓷件。如无法 消除渗油才 可考虑拆 开外瓷 件。用 汽油将零 件擦 净 ， 更换耐油胶垫， 并涂 以环氧树脂胶合剂紧固。 对于膨肚， 电容器运行中的温升和环境温度变 化 ， 使浸渍剂体积热胀冷缩。这要依靠金属箱壁的 变化来进行调节。制造中， 虽已采用 留隙或加气囊 的补偿方法加 以调节 ， 但如果制造质量差 ， 工艺有缺 陷或在使用 中电容器 内部产生 电量 ， 击穿放 电或严 重游离时 ， 将增加 电容器 的功率损耗。由于严重发 热使绝缘油分解而产生大量气体， 箱壳内部压力增 大 ， 箱壁外膨 ， 这就是膨肚 。膨 肚的电容器 ， 须经修 理 ， 补油并经合格检验后才可以重新投用 。 运行 中， 对电容器要定期巡视 。对 于运行 的电 容器组的外观检查， 建议每天都要进行。如发现箱 壳膨胀应停止使用， 以免发生故障。同时， 对电容器 的卫生也不可忽视 。电容器套管表面 、 电容器外壳 、 电容器和铁架子上面不应积满灰尘和其它脏东西 。 总之 ， 要做好 一切预 防、 维护和保养工作 ， 以确 保 电容器 的安全运行 。 上接第 2 5页 轴功率 P和风量 Q的关系近似 曲线 为 P 2 P H Q 显然 ， 节约电能公式为 △ P P l P 2 P Ⅳ 0 ． 4 0 ． 6 QQ 结合煤矿风机 的一般运转工况 ， 经计算得 出平 均节约能量为 0 ． 4 2 。 以崔家寨煤矿 1 0 0 0 k W／ 6 k V风机为例， 负载 系数 K取 0 ． 8 5 ， 节 电率 取 4 0 ％， 电价按 0 ． 5 T r , ／ k W h 计算， 则 1 电机 日节 电量 K电机容量 每天运行 小时数 节电百分率 [ 责任编辑 王玉梅] 0． 8 5l 0 0 0 2 4 4 0％8 1 6 0 k Wh 2 电机 日节电费 电机 日节电量 平均电价 8 1 6 00 ． 54 0 8 0元／ d 3 每年可 以节约 电费 4 0 8 03 6 51 4 8 ． 9 2 万元 。 3结语 实际使用证明 ， 该 系统 能够满 足生产 的实际需 要 ， 能很好实现远程监控和风机的 自动运行 ， 节能效 果明显 ， 达到了预期效果 。 [ 责任编辑 张雪松] 7 5 维普资讯