凝結礦用水泵電機的變頻技術改造

摘要：在礦用凝結水系統中，凝結水泵是最主要的動力設備，主要是將凝汽器中的凝結水，在送入低壓加熱器經過加熱后，然后輸送到除氧器內。文章據此對凝結礦用水泵電機的變頻技術的改造進行了設計和分析。

關鍵詞：凝結； 礦用水泵；電機；變頻

中圖分類號：TM912 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）18-0022-02

在礦用凝結水系統中，凝結水泵是最主要的動力設備，主要是將凝汽器中的凝結水，在送入低壓加熱器經過加熱后，然后輸送到除氧器內。在礦用應用中，凝結水泵電機的實際運行狀況與實際經濟運行狀況之間存在偏離。尤其是當機組帶部分負荷的時候，將更偏離實際經濟運行狀況，導致機電能源嚴重浪費。為了減少能源的浪費，變頻技術的改造不僅能夠使凝結礦用水泵的運行狀態穩定，而且還能夠大大提高其運行的效率。

1 變頻系統的優勢

隨著我國變頻技術的逐漸發展，通過對凝結礦用水泵電機進行技術改造，在應用高壓變頻器以后，實現了系統的穩定運行和設備的使用壽命等方面，使系統更經濟和節能。其變頻系統主要由功率單元柜和控制器、高壓開關柜和移相變壓器所構成，一共形成18個功率單元，各功率單元的電路為單向的交-直-交逆變，并且每6個單元串聯成一相，以多重化PWM控制方式進行控制。整流為二極管三相全橋，不僅電路多重化，而且脈沖數可達到36個。通過利用光纖通訊技術，確保產品具有較強的抗干擾性和可靠性。除此之外，極低的輸出諧波，可以有效地對每一轉進行控制。其實際的變頻系統電路如下圖1所示：

2 凝結礦用水泵電機的變頻技術改造方案

2.1 設備的選型

由于目前高壓變頻器在市場中的類型較多，因此，要根據在對礦用變頻器進行選擇的時候，不僅要考慮變頻裝置的諧波輸入與輸出、變頻器使用的時間和壽命，還要考慮變頻器的功率、電機額定電流和實際應用電流、轉矩過載能力、效率以及市場反應效果等指標所具有的節能效果來選擇。變頻器在實際的應用中會出現各種影響節能效果的情況，例如：波形輸出不穩定、諧波控制差、設備可靠性低、使用時間短等，都將對實際節能效果造成影響。除此以外，考慮其變頻器的價格，通過一系列比較，將采用上海西門子公司生產的PROFIBUS DP空冷型完美無諧波高壓變頻器進行改造。

2.2 各項指標對設備運行的影響

（1）變頻裝置輸出的諧波量。由于凝結礦用水泵電機不屬于專業的變頻電機，因此，所產生的諧波量一定會對電機的使用壽命造成嚴重的影響，對負載輸出諧波量的嚴控是變頻技術改造的關鍵指標之一。變頻輸出側的傳感器由于主要使用的是霍爾元件，因此，對實際諧波含量無法進行檢測。在凝結礦用水泵電機實現變頻技術改造以后，雖然負荷電流和電機溫度都有所下降，但是從表面上依然無法察覺異常發熱現象，對實際諧波含量的標準仍然無法確定。煤礦企業目前只能通過對檢測諧波含量硬件進行加裝。在長期監控下，避免濾波電容老化和損壞影響電機運行，導致事故的發生。（2）設備對諧波量的反饋。在凝結礦用水泵電機設備進行變頻技術改造以后，諧波的出現是必然的，這給煤礦企業帶來了一定的影響。例如：引起電機絕緣被破壞和毀損、使電氣保護和自動裝置安全性受到影響等方面可靠性受到威脅。因此，必須嚴格控制凝結礦用水泵電機變頻技術改造的過程。一旦改造完工，必須定期檢測諧波含量，防止諧波污染。同時根據所測得的結果，還能鑒別設備的性能。（3）變頻器的發熱與散熱。在凝結礦用水泵電機中，變頻器裝置的能耗與電機容量相比，至少40%左右都被變頻器裝置所占有。同時還具有非常大的發熱量，由于變頻器的正常運行受變頻系統控制的空間和對外換熱所影響，如果散熱的效果不好，會直接對設備的使用壽命和使用性能造成嚴重影響。因此，在對變頻器進行調試的時候，在不啟動空調控制室和只采用軸風機散熱的條件下，設備裝置負荷運行一定要滿足24小時，以此來檢測變頻器的發熱與散熱狀況。通過實際檢測我們得知，變頻器上層溫度為33℃左右，有較強的散熱與換熱功能。即使在夏季，當溫度超過40℃以后，空調控制開啟以后，設備也能實現正常的運行。（4）隱藏凝結水泵臨界轉速。由于受到設備、系統本身等因素的影響，在設備進行運轉的時候，在某頻率段容易出現低頻振動的現象影響整個設備的運行安全。如下圖2所示：

因此，在凝結礦用水泵電機實現變頻技術改造以后，必須要對每個頻率段的振動狀況進行詳細的實際檢測，一旦發現與標準振動不符，就要及時在系統中進行重新設置，防止出現超標點的運行狀況影響設備的正常、安全運行。

3 實際應用分析

通過實際應用證明，在凝結礦用水泵電機完成變頻技術改造以后，不僅對系統的安全運行有了改善，在經濟效益上也有了很大的改善。首先，工作人員對系統的調控更穩定，大大提高了系統自動調節性能。其次，水泵能夠隨機組負荷變化對輸出功率進行調節，直接使凝結礦用水泵電機的電耗得到了減少。在除去變頻裝置本身的能耗上，改造后的能耗耗損要節省了27%以上，機組負荷節能方面也達到70%左右。不但降低了設備的損壞，還使變頻器起到了自動保護的作用。除此之外，技術的改造在延長設備的壽命和使用率的同時，還使設備的維護費用得到了減少。

綜上所述，凝結礦用水泵電機的變頻技術改造除了在運行效益和直接經濟效益上達到了令人滿意的節能效果外，還在提高系統自動裝置穩定性和維修、沖擊力矩對電機損壞等方面都起到了節能的明顯效果。

參考文獻

[1] 崔建國，潘海濱.高壓變頻技術發展與應用[J].電器工業，2005.

[2] 吳貴忠.變頻技術改造項目在大連開發區熱電廠的應用評價[D].華北電力大學，2010.

[3] 劉阿軍.變頻技術在風機、水泵節能改造中的應用[J].中小企業管理與科技，2010，（9）.

[4] 王及靈，劉德豐.變頻技術在供熱企業的應用.河北企業，2007，（9）.