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西尔康SK2700高压变频器在重庆南桐洗煤厂介质泵的应用
一、用户简介
      重庆市万盛区南桐矿业有限责任公司南桐选煤厂(原称南桐煤矿南桐洗选厂)成立于1938年，经过几次改扩建现以发展成为年入洗原煤100万吨的现代化选煤厂，也是重庆地区优质冶炼精煤主要生产基地。主要产品有：精煤、电煤、洗末煤、硫精砂、尾砂。
      南桐选煤厂现有100万吨全重介选煤系统，采用煤科总院唐山分院与南桐矿业有限责任公司共同研究的“高硫难选煤全重介洗选成套工艺和设备”，一九九八年八月正式投入生产运行。
 
二、高压变频器调速节能原理
      高压变频调速是通过改变输入到交流电机的电源频率，从而达到调节交流电动机转速的目的。根据电机学原理，交流异步电动机转速由下式确定:
      n=60f（1-S）/p（1）式中:n—电动机转速；
      f—输入电源频率；S—电动机转差率；p—电机极对数。
      由公式（1）可知，电动机的输出转速与输入的电源频率、转差率、电机的极对数有关。交流电动机的直接调速方式主要有：
1） 变极调速（调整p）；
2） 转子串电阻调速；
3） 串级调速或内反馈电机（调整S）；
4） 液力耦合器调速；
5） 变频调速（调整f）；
      其中以高压变频调速的优点多，得到了广泛的应用。
      叶片式风机（或水泵）类设备均属平方转矩负载，在满足流体力学的三个相似定律（即几何相似、运动相似、动力相似）的条件下，其转速n与流量Q、压力（扬程）H以及轴功率P具有如下关系:
Q1/ Q2＝n1/n2 　（1）
H1/ H2＝（n1/n2）2　（2）
P1/ P2＝（n1/n2）3　（3）
式中：Q1、H1、P1—风机（或水泵）在n1转速时的流量、压力（或扬程）、轴功率；
Q2、H2、P2—风机（或水泵）在n2转速时的相似工况条件下的流量、压力（或扬程）、轴功率。
      由公式（1）、（2）、（3）可知，风机（或水泵）的流量与其转速成正比，压力（或扬程）与其转速的平方成正比，轴功率与其转速的立方成正比。当风机转速降低后，其轴功率随转速的三次方降低，驱动风机的电机所需的电功率亦可相应降低。
      从上述分析可见，调速是水泵节能的重要途径。采用高压变频调速可以实现对水泵电机转速的线性调节，通过改变电动机转速从而管道压力及供水量。
三、改造项目介绍
      介质泵为全重介选煤工艺主要的设备，南桐选煤厂有两台电机315KW/6KV的介质泵，改造前介质泵靠调节出口阀调节煤水混合物的流量，节流损失很大，浪费了大量电能。南桐选煤厂经研究决定采用无锡市西尔康电气有限公司生产的SK2700高压变频器对厂里两台介质泵变频节能改造。
电机参数：
额定电压6KV
额定功率315KW
额定电流36A
电机水泵传动比1.4
工频运行电流35A
工频运行功率310KW
 
四、项目改造方案
      为防止变频器检修或故障对生产系统运行的影响，配置自动工频旁路，具体旁路实施方式如下图所示：
      采用“一拖一”自动旁路方案一次接线原理图如下：
 
SK2700高压变频调速系统一拖一自动工频旁路系统图
      如图，在正常情况下，高压电从高压开关直接到真空接触器KM1、刀闸QS1进入高压电变频器，变频器经过调节电源频率后通过手动刀闸QS2、 真空接触器KM2直接输出到电机，当变频调速系统故障时，变频器可以通过KM3自动切换至工频运行。
      高压电源经KM1、QS1到高压变频装置，变频装置输出经QS2、KM2送至电动机；高压电源还可经KM3切换至工频侧直接起动电动机。一旦变频装置出现故障，即可马上断开输入侧开关KM1及KM2，将变频装置隔离，切换KM3至工频侧，在工频电源下起动电机运行。真空接触器KM2、KM3与KM1之间电气互锁，确保工频电路与变频电路不会同时导通。
      自动旁路方式的旁路柜内配置隔离刀闸QS1、QS2。在正常情况下刀闸闭合，变频器检修时断开，具有明显物理断点，保障检修人员的人身安全。
      三地控制方式：可进行本地、机旁操作箱、远程集控三地控制。
集控与变频器之间的接口如下：
1．变频器至集控室或机旁操作箱：
系统就绪（开关量）
变频器故障（开关量）
运行/停止状态（开关量，反馈变频器状态）
急停（开关量）
变频器当前运行频率（模拟量，4~20MA）
变频器输出电流（模拟量，4~20MA）
2．集控室至变频器：
变频启动/停机（开关量）
频率上升
频率下降
故障复位（开关量）
五、项目改造效益
1．节能效益
      改造后，变频器平均运行频率在43HZ左右，经测算，相比工频下节电率在25%，工频运行功率310KW，这两台介质泵一年运行360天，运行20小时，电费0.5元/度，则每台介质泵每年可节省电费为：310×25%×20×360×0.5=279000元=27.9万元两台介质泵变频改造后每年可节省55.8万元电费。
2．改造后操作简便，负荷调节平稳。改造前靠调节出口阀控制流量，操作强度大，造后只需在集控室点击频率升/频率降就可很方便且很平稳地调节流量，减少工人的劳动强度。
3．改造前水泵电机直接启动，启动电流为额定电流的5至7倍，启动冲击大，容易损坏电机。变频改造后，电机启动平稳，无任何冲击电流，可减少电机的维护费用。
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