凝结矿用水泵电机的变频技术改造

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摘要：在矿用凝结水系统中，凝结水泵是最主要的动力设备，主要是将凝汽器中的凝结水，在送入低压加热器经过加热后，然后输送到除氧器内。文章据此对凝结矿用水泵电机的变频技术的改造进行了设计和分析。

关键词：凝结； 矿用水泵；电机；变频

中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0022-02

在矿用凝结水系统中，凝结水泵是最主要的动力设备，主要是将凝汽器中的凝结水，在送入低压加热器经过加热后，然后输送到除氧器内。在矿用应用中，凝结水泵电机的实际运行状况与实际经济运行状况之间存在偏离。尤其是当机组带部分负荷的时候，将更偏离实际经济运行状况，导致机电能源严重浪费。为了减少能源的浪费，变频技术的改造不仅能够使凝结矿用水泵的运行状态稳定，而且还能够大大提高其运行的效率。

1 变频系统的优势

随着我国变频技术的逐渐发展，通过对凝结矿用水泵电机进行技术改造，在应用高压变频器以后，实现了系统的稳定运行和设备的使用寿命等方面，使系统更经济和节能。其变频系统主要由功率单元柜和控制器、高压开关柜和移相变压器所构成，一共形成18个功率单元，各功率单元的电路为单向的交-直-交逆变，并且每6个单元串联成一相，以多重化PWM控制方式进行控制。整流为二极管三相全桥，不仅电路多重化，而且脉冲数可达到36个。通过利用光纤通讯技术，确保产品具有较强的抗干扰性和可靠性。除此之外，极低的输出谐波，可以有效地对每一转进行控制。其实际的变频系统电路如下图1所示：

2 凝结矿用水泵电机的变频技术改造方案

2.1 设备的选型

由于目前高压变频器在市场中的类型较多，因此，要根据在对矿用变频器进行选择的时候，不仅要考虑变频装置的谐波输入与输出、变频器使用的时间和寿命，还要考虑变频器的功率、电机额定电流和实际应用电流、转矩过载能力、效率以及市场反应效果等指标所具有的节能效果来选择。变频器在实际的应用中会出现各种影响节能效果的情况，例如：波形输出不稳定、谐波控制差、设备可靠性低、使用时间短等，都将对实际节能效果造成影响。除此以外，考虑其变频器的价格，通过一系列比较，将采用上海西门子公司生产的PROFIBUS DP空冷型完美无谐波高压变频器进行改造。

2.2 各项指标对设备运行的影响

（1）变频装置输出的谐波量。由于凝结矿用水泵电机不属于专业的变频电机，因此，所产生的谐波量一定会对电机的使用寿命造成严重的影响，对负载输出谐波量的严控是变频技术改造的关键指标之一。变频输出侧的传感器由于主要使用的是霍尔元件，因此，对实际谐波含量无法进行检测。在凝结矿用水泵电机实现变频技术改造以后，虽然负荷电流和电机温度都有所下降，但是从表面上依然无法察觉异常发热现象，对实际谐波含量的标准仍然无法确定。煤矿企业目前只能通过对检测谐波含量硬件进行加装。在长期监控下，避免滤波电容老化和损坏影响电机运行，导致事故的发生。（2）设备对谐波量的反馈。在凝结矿用水泵电机设备进行变频技术改造以后，谐波的出现是必然的，这给煤矿企业带来了一定的影响。例如：引起电机绝缘被破坏和毁损、使电气保护和自动装置安全性受到影响等方面可靠性受到威胁。因此，必须严格控制凝结矿用水泵电机变频技术改造的过程。一旦改造完工，必须定期检测谐波含量，防止谐波污染。同时根据所测得的结果，还能鉴别设备的性能。（3）变频器的发热与散热。在凝结矿用水泵电机中，变频器装置的能耗与电机容量相比，至少40%左右都被变频器装置所占有。同时还具有非常大的发热量，由于变频器的正常运行受变频系统控制的空间和对外换热所影响，如果散热的效果不好，会直接对设备的使用寿命和使用性能造成严重影响。因此，在对变频器进行调试的时候，在不启动空调控制室和只采用轴风机散热的条件下，设备装置负荷运行一定要满足24小时，以此来检测变频器的发热与散热状况。通过实际检测我们得知，变频器上层温度为33℃左右，有较强的散热与换热功能。即使在夏季，当温度超过40℃以后，空调控制开启以后，设备也能实现正常的运行。（4）隐藏凝结水泵临界转速。由于受到设备、系统本身等因素的影响，在设备进行运转的时候，在某频率段容易出现低频振动的现象影响整个设备的运行安全。如下图2所示：

因此，在凝结矿用水泵电机实现变频技术改造以后，必须要对每个频率段的振动状况进行详细的实际检测，一旦发现与标准振动不符，就要及时在系统中进行重新设置，防止出现超标点的运行状况影响设备的正常、安全运行。

3 实际应用分析

通过实际应用证明，在凝结矿用水泵电机完成变频技术改造以后，不仅对系统的安全运行有了改善，在经济效益上也有了很大的改善。首先，工作人员对系统的调控更稳定，大大提高了系统自动调节性能。其次，水泵能够随机组负荷变化对输出功率进行调节，直接使凝结矿用水泵电机的电耗得到了减少。在除去变频装置本身的能耗上，改造后的能耗耗损要节省了27%以上，机组负荷节能方面也达到70%左右。不但降低了设备的损坏，还使变频器起到了自动保护的作用。除此之外，技术的改造在延长设备的寿命和使用率的同时，还使设备的维护费用得到了减少。

综上所述，凝结矿用水泵电机的变频技术改造除了在运行效益和直接经济效益上达到了令人满意的节能效果外，还在提高系统自动装置稳定性和维修、冲击力矩对电机损坏等方面都起到了节能的明显效果。

参考文献

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