科陆高压变频器在古莲河露天煤矿选煤厂鼓风机上的应用

1   引言：

选煤主要是利用煤和矸石物理性质和化学性质的差别而进行分选的，在选煤厂内用机械方法除去原煤中的杂质，把它分成不同质量、规格的产品，以适应不同用户的要求。选煤方法主要分湿法选煤和干法选煤，湿法选煤主要是采用水选，由于湿法选煤在遇到煤种水分高时泥化严重，并且在高寒地区存在冻结问题，而干法选煤则可避免以上矛盾，作为对湿法选煤做必要的补充，干法选煤技术工艺简单，投资少、生产成本低、占地少、见效快，对于建设选煤厂资金不足的广大中小型地方煤矿和干旱缺水地区、高寒地区的煤碳加工更有特殊意义。

2   工程概况：

漠河县古莲河露天煤矿顺风选煤厂采用干法选煤方法，其工艺流程图如下：

其中鼓风机是必不可少的设备，由于其初期设计裕量大，且长期连续运行或经常处于低负荷及变负荷运行状态，靠调节入口风门挡板的开度来调节风量，节流损失大，调整响应迟滞，且启动时电流达到电机额定电流的5-8倍，对电网及用电系统有很大影响，同时对电机及风机的使用寿命大打折扣，因此采用高压变频调速系统根据不同工况对电机转速进行控制，即实现电机的软启，又发挥其在节能环节的巨大优势。

3  风机变频调速节能原理：

叶片式的风机水泵属平方转矩负载，在满足流体力学相似定律的三个条件的情况下（即几何相似、运动相似和动力相似），与其风量Q、风压p和轴功率N与转速n的关系为：

可见风量Q和电机的转速n是成正比关系的，而所需的轴功率N与转速的立方成正比关系。所以当需要80％的额定风量时，通过调节电机的转速至额定转速的80％，即调节频率到40赫兹即可，这时所需轴功率将仅为原来的51.2％。

如下图所示，从风机的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果。

当所需风量从Q1减小到Q2时，如果采用调节风门的办法，管网阻力将会增加，管网特性曲线上移，系统的运行工况点从A点变到新的运行工况点B点运行，所需轴功率P2与面积H2×Q2成正比；如果采用调速控制方式，风机转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但风机的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A点移至C点。此时所需轴功率P3与面积HB×Q2成正比。从理论上分析，所节约的轴功率Delt(P)与（H2-HB）×（C-B）的面积成正比。

考虑减速后风压下降限制了调速范围和调速装置的附加损耗，根据实际经验，风机类负载通过调速控制后的节电率约为 20％～50％。

4  变频改造方案：

古莲河露天煤矿顺风选煤厂选择深圳市科陆变频器有限公司（隶属于上市公司科陆电子科技股份有限公司）的自主研发的单元串联架构的CL2700系列高压变频器，根据现场情况采用一拖一手动旁路的方案。

变频运行时，QS1、QS2闭合，QS3断开，QS2和QS3之间机械互锁，工频运行时，QS1、QS2断开，QS3闭合，电抗器L和真空接触器KM1为原系统本身配置的，工频启动为电抗器启动方式，运行时接触器KM1闭合，将电抗器短路。

5  效益分析:

选煤厂鼓风机参数如下：

根据现场运行情况节电率31%，年节电量为52.575万度，电费按0.6元计算，节约电费为31.5万元。

6   结束语：

采用变频调速改造后，不仅节约了大量电能，由于对电动机实现真正的软启动，使得设备使用寿命得以延长，大幅度节省了设备的维护费用，同时对电网的冲击大大减少，另外变频器高精度、宽范围的无级调速功能，提高了生产效率和自动化水平，改善了现场的生产环境。