【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ：大型固定機(jī)械及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造可行性研究報(bào)告.電動(dòng)機(jī)的損耗包括恒定損耗、負(fù)載損耗及雜散損耗。恒定損耗是指電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的固有損耗，它與電動(dòng)機(jī)材料、制造工藝、結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速等因素有關(guān)。一般約占總損耗的20%~25%。負(fù)載損耗是指電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組通過電流引起的電阻損耗，即稱為銅損，它與繞組的電阻和負(fù)載電流有關(guān)。銅耗約占總損耗的 20%~70%。雜散損耗主要由定子漏磁通和定、轉(zhuǎn)子的高次諧波在導(dǎo)線、鐵芯及其它金屬部件內(nèi)引起的損耗。一般約占總損耗的10%~15%對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、負(fù)載變化比較大的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，象排水泵、風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)容量要比實(shí)際需要高出許多，出現(xiàn)人們常說的“ 大馬拉小車 ”的現(xiàn)象，造成電能的大量浪費(fèi)。 變頻器 變頻器首選節(jié)能產(chǎn)品節(jié)能改造有各種不同的方法，如加強(qiáng)廢物利用、利用可再生能源、禁用耗能設(shè)備等。但是，***分公司各礦采選設(shè)備中如：拖動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)、礦井提升機(jī)等負(fù)載，80%的耗電集中在高壓大功率電動(dòng)機(jī)上，功率大多在100~1000KW 之間，個(gè)別電機(jī)的功率高達(dá)3000KW、3500KW。利用高電壓大功率電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速方式來實(shí)現(xiàn)節(jié)能，無疑是潛力最大的節(jié)能方式。因此，具有理想大型固定機(jī)械及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造可行性研究報(bào)告.節(jié)能效果和調(diào)速性能的高壓變頻器引起政府主管部門和各高耗能企業(yè)的高度關(guān)注，成為其首選的節(jié)能產(chǎn)品。 變頻器技術(shù)隨著大功率電力電子技術(shù)、變流控制技術(shù)以及微電子技術(shù)的進(jìn)步，大規(guī)模集成電路和微機(jī)控制技術(shù)的突飛猛進(jìn)，交流電動(dòng)機(jī)變頻技術(shù)已日趨完善，變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速范圍寬和軟起動(dòng)性能，高效率、高精度、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。近 10 年交流變頻技術(shù)在國(guó)內(nèi)也得到了迅速發(fā)展，利用變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速將成為電氣調(diào)速傳動(dòng)的主流。變頻技術(shù)日新月異，知識(shí)含量高，PWM 抑制諧波能力很強(qiáng)，優(yōu)化 PWM 可以實(shí)現(xiàn)電流諧波畸變率最小，電壓利用率最高，效率最優(yōu)。脈寬調(diào)制技術(shù)一直是變頻的核心技術(shù)之一，從模擬技術(shù)發(fā)展到全數(shù)字化方案完成優(yōu)化的實(shí)時(shí)在線的 PWM 信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)變壓變頻。隨機(jī) PWM 可以有效消除機(jī)械和電磁噪音，控制原理為隨機(jī)改變開關(guān)頻率使電機(jī)電磁噪音近似為白造音，有效消弱以固定開關(guān)頻率為特征的有色噪音。 變頻調(diào)速的系統(tǒng)原理 高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用單元串聯(lián)多電平技術(shù)，屬高高電壓源型變頻器，直接 10KV 高壓輸入，直接10KV 高壓輸出。大型固定機(jī)械及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造可行性研究報(bào)告.輸入側(cè)由移相變壓器給每個(gè)功率模塊供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組，根據(jù)電壓等級(jí)和模塊串聯(lián)級(jí)數(shù)，一般由24 脈沖系列、42 脈沖系列等構(gòu)成移相疊加的整流方式，可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形，使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1，無須任何功率因數(shù)補(bǔ)償、諧波抑制裝置。輸出側(cè)由每個(gè)單元的 U、V 輸出端子相互串接而成星型接法給電動(dòng)機(jī)供電。通過對(duì)每個(gè)單元的 PWM 波形進(jìn)行重組，可以得到階梯正弦 PWM 波形，這種波形正弦度好，dv/dt 小，對(duì)電纜和電動(dòng)機(jī)的絕緣無損壞，無須輸出濾波器，就可以延長(zhǎng)輸出電纜長(zhǎng)度，可直接用于普通電動(dòng)機(jī)。同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的諧波損失大大減少，消除負(fù)載機(jī)械軸承和葉片的振動(dòng)。當(dāng)***一單元出現(xiàn)故障時(shí)，通過控制可將此單元退出系統(tǒng)，變頻器可降額繼續(xù)運(yùn)行，由此可避免很多場(chǎng)合下停機(jī)造成的損失。功率模塊為基本的交直交單相逆變電路。整流側(cè)為二極管三極管三相全橋，通過對(duì)逆變橋進(jìn)行正弦 PWM 控制，可得到單相交流輸出。 控制器由高速單片機(jī)、工控PC 和 PLC 共同構(gòu)成。單片機(jī)實(shí)現(xiàn) PWM 控制，工控 PC 提供友好的全中文 WINDOWS 監(jiān)控和操作界面，內(nèi)置 PLC 則用于柜體內(nèi)開關(guān)信號(hào)的邏輯處理，控制器與功率單元之間采用光纖通訊技術(shù)，高低壓完全可靠隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性，同時(shí)具有很好的抗干擾性能，可靠性大大提高。變頻器在開環(huán)運(yùn)行于設(shè)定頻率，在閉環(huán)運(yùn)行模式下，可大型固定機(jī)械及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造可行性研究報(bào)告.以設(shè)定并調(diào)節(jié)被控量的期望值，變頻器將根據(jù)被控量的實(shí)際值，自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使被控量的實(shí)際值自動(dòng)逼近期望值。 變頻器的優(yōu)越性： 高壓電動(dòng)機(jī)節(jié)能效果顯著，人們想了各種各樣的辦法來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速，來達(dá)到節(jié)能的目的。從目前來看，變頻調(diào)速是電動(dòng)機(jī)調(diào)速的最佳解決方案。1）與定速泵、風(fēng)機(jī)相比，變頻調(diào)速普遍節(jié)能在 25%以上。節(jié)能效果顯著。2）運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠，免維護(hù)。只須定期清洗通風(fēng)濾網(wǎng)，不用停機(jī)，保證生產(chǎn)的連續(xù)性。能使風(fēng)機(jī)軸承磨損減少，延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)的使用壽命和維修周期，提高風(fēng)機(jī)的利用效率。采用變頻器可以使水泵電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)真正的軟起/軟停，從大型固定機(jī)械及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造可行性研究報(bào)告.而使急扭及水錘現(xiàn)象得到解決。而且變頻器能夠在合適的情況下降低泵的轉(zhuǎn)速，一方面可以避免水泵長(zhǎng)期工作在滿負(fù)荷狀態(tài)下，另一方面變頻的軟起動(dòng)大大的減小水泵起動(dòng)時(shí)對(duì)機(jī)械的沖擊。3）變頻器效率高，沒有因調(diào)速帶來的附加轉(zhuǎn)差損耗。調(diào)速范圍大，精度高，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，而且容易實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制和閉環(huán)控制4）變頻器提供給電動(dòng)機(jī)的無諧波干擾的正弦波電流，能降低電動(dòng)機(jī)的故障次數(shù)。由于電平數(shù)和等效開關(guān)頻率的增加有利于改善輸出波形，降低輸出諧波，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱得到改善。在設(shè)備加速期間能大大減小噪聲，削弱噪聲污染，能極大的改善現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境。免去了許多繁瑣的人工操作和不安全隱患因素，并使系統(tǒng)始終處于節(jié)能狀態(tài)下運(yùn)行，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，更好的適應(yīng)了生產(chǎn)需要。5）變頻器自身保護(hù)功能完善。同原來繼電器保護(hù)相比較，保護(hù)功能更多，更靈敏，保護(hù) 動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，能大大加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。同有的主扇風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)采用機(jī)械調(diào)整葉片角度的方法相比較，主扇調(diào)風(fēng)方式用機(jī)械調(diào)整葉片角度存在著局限性，電動(dòng)機(jī)始終運(yùn)行在 100%額定轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，造成能源浪費(fèi)。6）適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)能力強(qiáng)。大型固定機(jī)械及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造可行性研究報(bào)告. 電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造設(shè)備投資 提升機(jī)用交流電動(dòng)機(jī)安裝容量 32735KW，壓風(fēng)機(jī)23293KW，主扇風(fēng)機(jī) 23935KW，總安裝容量 79963KW***分公司現(xiàn)大型設(shè)備改造老式電控為變頻調(diào)速控制設(shè)備共計(jì) 162 臺(tái)套。暫按變頻器設(shè)備平均價(jià)格 900 元/KW 計(jì)算： 79963KW X 900 元/KW= 萬元。大型固定機(jī)械及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造可行性研究報(bào)告.其中主扇風(fēng)機(jī)：23935KW X 900 元/KW= 萬元壓風(fēng)機(jī)：23293KW X 900 元/KW= 萬元提升機(jī)：32735KW X 900 元/KW= 萬元變頻調(diào)速優(yōu)越的調(diào)速性能和顯著的節(jié)能效果已被國(guó)內(nèi)外各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用實(shí)踐得到驗(yàn)證和認(rèn)可?？梢詮V泛應(yīng)用于礦山提升機(jī)、主扇風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)等設(shè)備節(jié)能改造。***分公司現(xiàn)大型設(shè)備改造老式電控為變頻調(diào)速控制設(shè)備總投資 萬元。 軟起動(dòng) 概述 應(yīng)用最廣泛的交流電動(dòng)機(jī)大多數(shù)以反電勢(shì)為主的負(fù)載，起動(dòng)電流非常大，嚴(yán)重影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命，并危害電網(wǎng)的安全運(yùn)行。 ***分公司各礦現(xiàn)有排水泵 131 臺(tái)，控制方式為直接起動(dòng)，起動(dòng)電流大，對(duì)電網(wǎng)造成很大沖擊，電能損失大。老式水泵，效率低，能耗高。噸水百米電耗達(dá) 。 改造主要內(nèi)容為提高水泵運(yùn)行效率降低電耗，***分公司決定采用高效節(jié)能水泵，噸水百米電耗降到 。并對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，達(dá)到降低起動(dòng)電流，提高設(shè)備運(yùn)行效率。大型固定機(jī)械及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造可行性研究報(bào)告. 電氣控制系統(tǒng)改造措施 軟起動(dòng)器 隨著大功率電力電子技術(shù)、變流控制技術(shù)以及微電子技術(shù)的進(jìn)步，一種新型起動(dòng)設(shè)備異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器幾年間迅速發(fā)展起來。它即能改變電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性，保護(hù)拖動(dòng)系統(tǒng)，更能保證電動(dòng)機(jī)可靠平滑軟起動(dòng)。而軟起動(dòng)器主要由定子回路的具有限流作用的電力器件晶閘 實(shí)現(xiàn)限流起動(dòng)。通過改變晶閘管的導(dǎo)通角，來改變加到定子繞組的三相電壓，實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，在電動(dòng)機(jī)電流不超過額定值 400%的范圍內(nèi)，軟起動(dòng)器的輸出電壓迅速上升至起動(dòng)時(shí)的初始電壓值，然后輸出電壓按所設(shè)定的起動(dòng)參數(shù)逐漸上升，電動(dòng)機(jī)隨著電壓的上升不斷平穩(wěn)加速，當(dāng)電壓達(dá)到額定電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，旁路接觸器吸合，起動(dòng)過程完成。 軟起動(dòng)器的優(yōu)越性軟起動(dòng)器起動(dòng)性能好，軟起軟停過程平穩(wěn)、不抖動(dòng)。保護(hù)功能強(qiáng)，性能穩(wěn)定可靠，通用性能好，微功耗：由于采用無觸點(diǎn)控制運(yùn)行功耗近乎于零，抗干擾能力強(qiáng)。 改造措施通過異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器與傳統(tǒng)的起動(dòng)設(shè)備相比較，軟起動(dòng)器以其優(yōu)越的起動(dòng)性能而廣泛應(yīng)用在礦山、冶金、大型固定機(jī)械及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造可行性研究報(bào)告.化工、電力、煤炭、水利、輕工等各個(gè)行業(yè)。所以在本次公司大型設(shè)備改造中，對(duì)礦井排水泵電動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的改造，采用軟起動(dòng)器作為首選設(shè)備。對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)行軟起動(dòng)。改善工藝，提高自動(dòng)化控制水平，降低起動(dòng)電流，提高設(shè)備運(yùn)行效率，降低成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。 排水泵電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)改造設(shè)備投資礦井主排水泵安裝容量 73590KW，暫按軟起動(dòng)器設(shè)備平均價(jià)格 300 元/KW 計(jì)算：軟起動(dòng)設(shè)備投資：73590KW X 300 元/KW= 萬元 總投資公司大型固定機(jī)械采用變頻調(diào)速控制裝置和軟啟動(dòng)器控制裝置總投資：變頻調(diào)速控制設(shè)備總投資 萬元。軟起動(dòng)設(shè)備投資： 萬元投資合計(jì)：= 萬元大型固定機(jī)械及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造可行性研究報(bào)告.3 設(shè) 備 改 造 項(xiàng)目概況 主提升系統(tǒng)***分公司共有井上、井下各類提升機(jī) 65 臺(tái)。采用直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的有 12 臺(tái)，交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的有 50 臺(tái)（其中電控系統(tǒng)采用變頻調(diào)速的 1 臺(tái)，其余均為轉(zhuǎn)子回路串電阻的調(diào)速系統(tǒng)） ，防爆電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的液壓絞車 3 臺(tái)。***分公司于 2022 年開始對(duì)提升系統(tǒng)的電控裝置進(jìn)行技術(shù)改造，至 2022 年 3 月，相繼改造了提升機(jī)及電控拖動(dòng)裝置5 臺(tái)套。其中電控裝置由老式的交流 TKD 系統(tǒng)改造為可編程控制器控制的電控系統(tǒng)，拖動(dòng)方式由交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)改造為直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)。經(jīng)過改造后，明顯提高了設(shè)備的運(yùn)行效率，降低了能耗，提高了設(shè)備的運(yùn)行安全性能和可靠性。 主排水系統(tǒng)***分公司現(xiàn)有主排水泵 131 臺(tái)，均屬老、舊、雜牌水泵。其運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)、效率低、能耗高，排水的電耗達(dá) kW h/百米 噸，超出標(biāo)準(zhǔn) kW h/百米噸。主排水泵的控制方式為直接起動(dòng)，方式落后，在啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊大，電能損失明顯。大型固定機(jī)械及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造可行性研究報(bào)告. 壓縮空氣系統(tǒng)***分公司現(xiàn)有空氣壓縮機(jī) 66 臺(tái)，其中 60 臺(tái)為老式的活塞式空氣壓縮機(jī)，服務(wù)的時(shí)間較長(zhǎng)（70～80 年代） ，效率低（65%） 、能耗大，且氣量的調(diào)節(jié)方式為機(jī)械調(diào)節(jié)方式，無法做到按需供氣。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式方式為直接啟動(dòng)，方式落后，在啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊大，電能損失明顯。6 臺(tái)螺桿式空氣壓縮機(jī)的服務(wù)年限不長(zhǎng)，采用 6 kV 高壓交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，但氣量的調(diào)節(jié)方式為機(jī)械調(diào)節(jié)方式。 主通風(fēng)系統(tǒng)***分公司現(xiàn)有主扇風(fēng)機(jī) 36 臺(tái)，其中對(duì)旋主扇 12 臺(tái)，老式軸流風(fēng)機(jī) 24 臺(tái)。對(duì)旋主扇采用 6 kV 高壓交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，啟動(dòng)方式為直接起動(dòng)；老式軸流風(fēng)機(jī)采用同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，啟動(dòng)方式為直接啟動(dòng)。以上兩種風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)均采用調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)葉片角度的方法來進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，方式落后，耗能大。 改造內(nèi)容 主提升系統(tǒng)的改造隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，大功率電力電子技術(shù)及大規(guī)模集成電路和微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)日趨完善。近 10 年來，變頻調(diào)速以其高效率、高功率因數(shù)、節(jié)電效果好、適用范圍廣泛及調(diào)速和起動(dòng)制動(dòng)性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。大型固定機(jī)械及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造可行性研究報(bào)告.目前***分公司提升機(jī)電控系統(tǒng)中沒有改造的電控裝置還有 60 臺(tái)套。如果及交流電動(dòng)機(jī)部分的電控裝置改造成為變頻調(diào)速系統(tǒng)，節(jié)能的空間將是十分巨大的。 提升機(jī)的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的改造***分公司的提升機(jī)采用交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的 50 臺(tái)提升機(jī)中，大部分為 JR 系列的高耗能電動(dòng)機(jī)，是國(guó)家明令禁止的淘汰產(chǎn)品。由于前些年煤炭行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益不佳，公司沒有能力及時(shí)進(jìn)行大規(guī)模的技術(shù)改造，改造的力度很小。對(duì)于 JR 系列的高耗能電動(dòng)機(jī)，由于其耗能高的原因，采用其替代產(chǎn)品即 YR 系列新型節(jié)能電動(dòng)機(jī)進(jìn)行替換，可以提高提升系統(tǒng)的效率 2%。年節(jié)約電量 220 萬度,折合標(biāo)準(zhǔn)煤770t. 電控系統(tǒng)的改造目前***分公司交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的提升機(jī)的電控系統(tǒng)采用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻的控制方式。雖然這種控制方式能限制啟動(dòng)電流和提高起到轉(zhuǎn)矩，并能在