地面瓦斯泵站瓦斯泵變頻器應用技術

王 虎 淮南礦業集團張集煤礦

地面瓦斯泵站瓦斯泵變頻器應用技術

王 虎 淮南礦業集團張集煤礦

針對礦井瓦斯泵供氣發電時無法調控泵體負壓、管路瓦斯氣體流量、電機溫度等參數，采用變頻器對瓦斯甭運轉速度進行控制技術，從而成功實現主動控制泵體向電站的供氣量，實現了瓦斯發電按需供給。

水環式真空泵；變頻器；瓦斯利用

前言

張集礦煤礦中央區地面瓦斯抽采泵站有兩臺2BE1-605型水環式真空泵，主要用于向礦井電廠供高濃度瓦斯氣體，用于發電。這兩臺水環式真空泵電機功率為220Kw，電機額定電壓380V，電流427A,泵體極限真空度160hPa，泵體轉速為236轉/min，最大氣量192 m3/min。而泵體在運轉過程中，實際流量為80～100 m3/min。

張集礦電站現有兩臺TBG620V16K型發電設備，單臺電機功率為1360Kw，兩臺機組同時開啟，每分鐘利用純瓦斯量約為15m3/min，每小時可利用純瓦斯907 m3。

發電供氣時，混合氣體流量基本在90m3/min，瓦斯濃度為35%左右，實際每小時對電站供氣純瓦斯為1800m3，遠遠大于電廠所需氣量。這不但造成了瓦斯資源的浪費，同時，多余的氣體排入大氣中，造成環境污染。

為了避免瓦斯資源的浪費和減少環境污染，對泵站進行改造，通過安裝變頻器，實現了對瓦斯泵的流量進行調整，達到了泵站和電站之間的供需平衡。

1.變頻器的應用

1.1 變頻器結構

礦井使用的為特制TX-BPG-04-320變頻器開關柜，其結構如圖1所示。通過變頻啟動和變頻停止按鈕控制變頻器的開啟和停止；變頻加速和變頻減速用來控制瓦斯泵電機的運轉頻率，從而實現對泵體轉速的控制，達到預期的泵體負壓和流量；變頻操作鍵盤可以直接輸入想要的電機運轉頻率，更加便捷、方便地對泵體進行控制。

圖1 變頻器開關柜正面圖

1.2 變頻器應用結構

通過置換電源和瓦斯泵電機之間的低壓開關柜（見變頻器開關柜未使用前瓦斯泵供電圖2和變頻器開關柜使用后瓦斯泵供電圖3），使用變頻器調頻，實現對瓦斯抽采泵電機運轉頻率的控制。

圖2 變頻器開關柜未使用前瓦斯泵供電圖

圖3 變頻器開關柜使用后瓦斯泵供電圖

原來的低壓開關柜主要用于降低電機的啟動電壓，從而對設備起到保護作用。更換后的變頻器開關柜，在啟動過程中，啟動電流是逐步增加的，從而避免了啟動電流過高（設備的啟動電流通常為額定電流的幾倍）對設備造成危害。此外，最重要的是，通過變頻器的變頻，可以調整瓦斯泵電機的頻率，達到我們所需的流量。

2.變頻器使用效果考察

2010年3月19日，TX-BPG-04-320變頻器開關柜與泵體連接調試運轉，并投入運轉，通過變頻器，成功地實現了對瓦斯泵各參數的調整。詳見2BE1-605型水環式真空泵運轉參數對比表1。

從表1中可以看出，通過變頻器變頻，有效降低了瓦斯泵的負壓和電機電流。同時，通過對瓦斯泵的運轉速度的調整，使泵體的流量減小，使采空區內高濃度瓦斯能夠“細水長流”。經試驗觀察，采空區的供氣周期提高了一倍（1個采空區供氣時間由原來的每次1天提高到每次2天）。

表1 2BE1-605型水環式真空泵運轉參數對比表

2010年，張集礦中央區前三個月發電供氣量為59.4萬m3，TX-BPG-04-320變頻器開關柜使用后，2010年4月份，礦井發電供氣31.79萬m3。

3.結語

目前，該設備已經在中央區地面瓦斯泵站進行應用，通過試驗運行，效果良好。

1）有效解決了高濃度瓦斯在發電供氣時的浪費，將瓦斯供氣利用由“無計劃供給”轉變為“按需分配”，實現了供、需平衡，節省了資源。

2）變頻器應用后，大大延長了供氣發電的時間，提高瓦斯利用率，增加了瓦斯發電量。

3）在提高瓦斯利用率的同時，有效減少了高濃瓦斯向大氣的排放量，降低了對環境的污染。

4）通過對水環式真空泵的調頻，使泵體在低負荷下運轉，同時降低了電機的頻率和溫度，減少了機電設備損耗，延長了設備的使用壽命。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.087