礦用螺桿式空壓機系統(tǒng)的高壓變頻節(jié)能改造設計南永輝，李軍偉，彭力株洲變流技術國家工程研宄中心有限公司，湖南株洲412001統(tǒng)的基本結構和工作原理，以及應用注意事項和實驗數據，并給出了節(jié)能分析。
1概述大功率的螺桿式空壓機為井下氣動設備提供氣以，其年耗電，十分可觀由于井下設備較多，且用風時間不固定，用風量不穩(wěn)定，因此空壓機必須連續(xù)運轉。當井下用風量小時，會導致空壓機長時間低負荷運行，電能損耗增大并加劇了設備的磨損，增加了運行成本。如負荷小時將設備停機或部分設備停機，將導致操作頻繁，縮短設備壽命，而且會影響用風設備及風動下具的常，作而近年出現的級聯多電平壓變頻器拖動高瓜人功率電動機的方案，具有對電網無沖擊可靠性高節(jié)能效果顯著輸出諧波小輸入功率因數高等優(yōu)點，已成為目前發(fā)展主流趨勢。
河南煤化集團鶴，礦井下采兩套螺桿式空壓機傳動系統(tǒng)，卞要為井下設備提供氣動力，原來為，頻直接啟動，長期1頻恒速記行，存在矜啟動電流大能量嚴重浪費供氣壓力不穩(wěn)定等缺點，經過分析和論正，決定進，技術改造，采用技術上比較先進統(tǒng)，以提高經濟效益和社會效益，木文土要介紹該變頻改造過程。
2原螺桿式空壓機的工作方式和拖動方案螺桿式空壓機的工作方式螺桿空壓機的主要工作方式為啟動停止加載卸載，其進氣口設置加載閥，通過加載電磁閥來控制入口閥門的開關?？諌簷C運行時，若排氣壓力低于設定標壓力的下限，則卞壓機控制器使加載電磁閥得電，將口閥門打開，仝壓機處于滿負荷加載狀態(tài)若排氣壓力高于設定標1力的上限。則空壓機控制器命令加載電磁閥失電，從而將口閥門關閉，空壓機處于無負荷卸載狀態(tài)，此時個壓機實際為空轉運空壓機加卸載控制方式使得壓縮氣體的壓力EPmill1JPm，之間來回變化=是敲低力值，即能夠保證壓縮空氣用戶正常工作的最低壓力。般情況下之間關系可以叫下忒來戶1+5，5是個百分數，其數值大致在1025之間苦采用變頻調速技術連續(xù)調節(jié)供氣量的話，則可將管網壓力始終維持在能滿足供氣的作壓力上，即尸附近原工頻拖動設備方案分析忝統(tǒng)為兩套參數相同的旋轉螺桿式空壓機傳動系統(tǒng)，由異步電動機拖動空壓機旋轉，空壓機及其控制系統(tǒng)壓縮空氣為井下氣動設備供氣。
異步電動機參數額定電壓6，額定電流43.入，額記功率375.
空壓機系統(tǒng)運行情況如下臺設備運行，臺設備備用；如某臺設備出現故障則退出運行，啟動另外臺設備。
為提高空壓機傳動設備運行壽命，方便檢修，兩臺設備每天倒次閘，使運行設備轉為備用設備，備用設備轉為運行設濟。
氣壓大于06肘3井下氣動設備就可以工作，井下設備存在著幾個用氣高峰點，用氣少時井下壓力就高，空壓機撲制系統(tǒng)汕過加卸載方式調節(jié)力，存在著調節(jié)速度較慢調節(jié)精度不高和電磁閥頻繁動作的缺點，實際天的輸出出力在0.60，0.75厘3之間。
電動機直在工頻50，2恒速運轉，平均額定電流為38人；啟動瞬！電流可達200，左右平均功率約310讓賈。
分析該系統(tǒng)技制哚理，原電動機傳動系統(tǒng)在轉速和壓力都有下調空間，因此原系統(tǒng)存在著能量的浪費，采用變頻調速具有可行性。
3空壓機的高壓變頻改造經設計冗余考慮，選擇本公司150名42型6個功率單元級聯。根據礦井氣動設備系統(tǒng)特點，系統(tǒng)采用1力閉環(huán)，給定壓力為0.62變頻器內置數字⑴調卞器在變頻器界面上只需設置壓力給定變頻器即可自行對輸出頻率進行調節(jié)以穩(wěn)定壓力。
1變頻器改造電氣方案變頻的電氣主接線1.中1.為1啟動桁斷路器，2識為2=啟動柜斷路器，爐1爐6為手動隔離開艾。其爐5和仍2機械互鎖；仍4和吸1機械互鎖；爐6和，53機械互鎖；片5和，54通過柞序鎖互鎖，82和，51通過程序鎖互鎖，選擇1高壓電動機變頻運行時需要開關操作順十斷開仍4，合仍5.合仍6，合1呀當變頗器帶1電動機時如變頻器需要運行檢修則斷開19，合仍合2識，使2+頻拖動采用該變頗調速方案，設備的可靠性得以進步提高。
6母線高壓電動機2高壓電動機6，高壓變頻器每相由6個功率單元組成2每相只畫出了3個模塊。多電平高壓變頻器主要由旁路開關柜1所述移相變壓器功率單元和控制器組成。系統(tǒng)結構2.移相變壓器每相有6個繞組2每相只畫出了3個，繞組依次錯開10實現了36脈波整流。移相變壓器的輸出接至各個功率單元，控制器通過光纖驅動各功率單元。中人相各單元接至移相變壓器，8，相同理。，個功率單兒山相橋式整流和橋逆變組成，可以看出每個單元整流后的直流電壓是獨立的，這樣利于1的控制，每相由低壓疊加成高壓。每個功率單元還有旁路控制中未畫出，當某單元出現問后，則該單元被旁路，余下的單元可以繼續(xù)下作，通過平衡箅法控制使輸出的線電，1維持平衡，這樣增強了系統(tǒng)的可靠性移相變器其中，是電動機轉速，是定子頻率是電動機轉差率，戶是電動機極對數。對于異步電動機，戶般是固定的，5可調范圍也很小，可變范圍很大，故調是最主要的調速方式。根據電動機理論，為了保持定的轉矩能力必須維持磁通密度基本恒定，這樣就必須維持定子電和定子頻率的比位基本恒定，即變壓變頻控制下。
多電平變頻器的般采1載波相移501控制技術，其基本原理是每相由斤個級聯單元組成，每個單兒1角載波的相位帛依次及36，1同相采用相同的正弦調制怡4，利用81飛1技術中的波形生成方式和多重化技術中的波形疊加結構產生5波形，從而實現名電平5輸出；30相之間參考波依次相差120.對于每相由個模塊單元級聯而成的變頻器，相電壓電平數最大為2 +線電壓電平數最大為4+由此可級聯模塊越多則輸出波形越接近正弦波，這樣有利于減小士和1皆波閣3是6個單元級聯輸出線電晷，可以看出輸出波形非常接近1弦波。
變頻改造設計使用說明分析和試驗。設定高變頻系統(tǒng)為力閉環(huán)，叫戶在界面輸入給定版力推薦值621；變頻器內置數字，10調節(jié)器，調節(jié)器的輸出是給定電機的輸出頻率，通過調頻來調節(jié)力實際力小，負反饋調節(jié)器使輸出頻率增加進而使輸力上升以維持給定壓力；實際壓力大時，負反饋調節(jié)器使輸出頻率降低使力降低以減小能耗。
力減速時間的設置。必須既要滿足工藝需要，又要保證系統(tǒng)可靠性，加速時間如設置的太小，則啟動或加速過程中轉差率較大會造成電流過大。同理，減速時間如設置的太小，在減速的過程中，電動機紀，在發(fā)電機狀態(tài)時向變頻器反充電，能會造成模塊電容電壓過高，影響系統(tǒng)可靠性。經試驗和分析，本機系統(tǒng)加速時說圍60150減速時間120300啟動須知閃為空壓機控制系統(tǒng)啟動前有壓力判斷裝聊，故變頻器啟動前般要等到壓力專0.451寸允許啟動。
隔離開關和斷路器的順序定要正確。采用變頻改造后，由于電動機能耗下降，電動機軸溫下降原來軸溫肀均95，改造后平均溫度80.，其它各項摩擦損耗都下降，對于提高設備的壽命是很有利的，所以兩臺空壓機的切換周期建議改為，4系統(tǒng)試驗和節(jié)能計算整機系統(tǒng)在現場做了調試并采集了試驗波形。
流波形。5是穩(wěn)態(tài)36出電流輸出波形。
2，輸出電流波形由4可以看出，啟動電流較小，中間有較大的幅值尖峰值約7，人，其振動是因為電動機般有低頻振動現象，該電動機在712之間打機誠振動。因為變頻器內部有電流反饋抑制措施使電動機在很安全的范圍內運行，遠遠優(yōu)于原來工頻直接啟動過程。5是電動機穩(wěn)定運行在3682時的電流波形電流有效值纟可以看出電流正弦性很好，輸出諧波很小，對電動機很有利。
3之間，電動機1的平均額定電流為38人；平均功率310kW.采用變頻器器運行后壓力基本在0.60.653，電動機平均電流32，輸入平均電流23.，肀均輸功率2001這樣，變頻器年按工作3501計算，則總卞能為萬兀。
因此，高壓變頻器用于礦用螺桿式空氣壓縮機使空壓機系統(tǒng)實現了軟啟動，大大減少了設備維護維修費用等優(yōu)點，實際運行明，既提高了可靠性，上接第84頁機械阻尼延時機構原理1.當電網出現失壓或欠壓時，失壓線圈鐵芯上的螺桿由于彈簧力療。高爪防爆配電裝置推上隔離丌關后，失爪線閽通過電壓互感器6100帶電，失壓線圈鐵芯克服彈簧力的作用，帶動傳動軸向上運動到定位置，當電網失壓或欠壓時，失壓線圈失電，傳動軸由于失以線的作用力向下運動，而延，機構的軸噸。的3顆鋼珠，卡仆傳動軸上的小槽，使傳動軸緩慢下移；而鋼珠與傳動軸之間的壓力，是由鋼珠后簧與鋼珠之間的令擦力使傳動軸緩慢下移，達到延時的目的。改造后達當啟動勵磁線圈通電后，電磁力克服彈簧和系統(tǒng)反力牽4銜鐵并推動負載動作，此時由十機械阻尼延時機構向牽以銜鐵施增加1傳動軸；2軸座；3鋼珠；4調節(jié)彈簧；5調節(jié)螺釘又節(jié)能效果顯著，具有明顯的直接和間接經濟效益。
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6魯欣南。變頻技術應用于空壓機節(jié)能改造的控制策略分析1片簡介南永輝179，男。2，6年畢業(yè)于北煢交通大學電氣工程學院碩士學位，現主要從事電力電子高壓大功率變頻調速控制技術的應用與開發(fā)。
14；責任編輯姚克其動作的摩擦力，增大其動作時間，延遲牽引銜鐵閉合位置，使之躲過瞬間電網失壓或欠壓引起裝置分閘造成的大面積停吧事故。
啟動過程弋啟動勵磁線同通電后，電磁力克服彈簧和系統(tǒng)反力牽引銜鐵并推動負載動作，銜鐵達到閉合位置后，立即觸動鋼球鎖扣機構閉鎖，將自身連同負載鎖在閉合位置不松動，整個啟動過程在瞬間完成。
復位過程當脫扣勵磁線圈通電后，電磁力克服彈簧反力使泔套觸動鋼球鎖扣機構解鎖，銜鐵和負載則在彈簧及系統(tǒng)反力作用下復到額定，程3使用效果對井下高壓防爆配電裝置的延時機構采用了機械阻尼延時機構，沒有電氣連接的因素，不用考慮整個機構的防爆問。2007年5月和2007年9月，經過改進后的裝置分別在平頂山六礦丁采區(qū)和丁采區(qū)的采區(qū)變電所部分高壓防爆配電裝置上使用后，沒有出現過跳閘事故，整個機構的安全性能穩(wěn)定可靠，不僅煤礦供電的安全程度有大幅度的提高，而讓帶來可觀的經濟效益。
工業(yè)電氣自動化專業(yè)，直從事電氣控制方面的教學和研宄工作收稿日期200909；責任編輯姚克
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