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變頻器(變頻調速器)在選煤廠的應用

摘要：根據變頻調速的特點，提出變頻器選型原則及工程應用實例。
關鍵詞：變頻調速選型應用
0 引言
隨著變頻技術的日益發展，交流調速系統的應用越來越廣泛，煤炭行業亦不例外，尤以選煤廠最為常見。在以重介為工藝為主的選煤廠中，變頻技術以其智能、數字、節能等優點被廣泛應用，主要用在旋流器入口壓力調節與液位控制。隨著選煤廠生產能力及規模的逐漸擴大，設備的功率也隨之增大，從節能的觀點來看，采用變頻調節控制泵的流量是科學而經濟的，特別是當電機功率較大時，其節能效果更顯著。本文僅結合變頻調速的特點給出選煤廠變頻器的選型原則及應用實例。
1 變頻調速的特點
變頻調速采用大功率晶體管逆變器和微機或變頻PWM芯片控制脈沖調制技術，通過輸出具有不同頻率的電壓和電流來改變交流電機的轉速，從而達到調節設備運轉狀態的目的，變頻調速具有如下特點：①機械性能好，啟動轉矩大，啟動電流小。采用PWM正弦波脈沖調制方式，可使電動機的轉矩脈動小，實現軟啟動，而且運行平穩，可以大大減少大功率電動機啟動時對交流電網的沖擊。②調速范圍廣，可實現平滑無極調速，精度高達0.5%，頻率變化范圍大，能廣泛適應各種生產環節的需要。③節能效果顯著，理論上節能可達30%以上。④變頻器留有各種標準接口，便于與壓力、液位、流量傳感器及微機系統連接，實現自動控制。⑤變頻器安裝容易、調試方便、操作簡單。⑥在各種啟動調速裝置中，變頻調速裝置是唯一同時兼有啟動和調速雙重功能，并可與其他各種調速設備實現速度匹配的調速裝置。
使用變頻調速裝置的意義在于：可以利用各種傳感器實現設備運轉的在線實時控制，提高產品質量；利用閉環工作方式，可以減少調整工作量和減少操作人員，提高工作效率；就流體機械而言，與節流調速相比，節能效果顯著；利用變頻器調速實現節流，延長了設備壽命，降低了選煤成本。
2 選型的原則
2.1 基本參數　①電壓匹配：變頻器的工作電壓不應小于額定電壓，既U≥UE。目前，新建選煤廠多為660V電壓等級，已有的老選煤廠多為380V。當設備的額定功率PE≥200kW時，國家提倡用高壓供電，因高壓變頻設備價格較高，故當PE≥200kW時，若設備需要變頻調速則仍然采用低壓變頻。②電流匹配：變頻器額定輸出電流應大于負載電機的電流，既I＞IE,而不能簡單的依照變頻器的容量選擇。對于特殊的負載則需要參考電機性能參數，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。③變頻器容量：其額定功率應大于負載電機的功率，既P＞PE,根據電機負載類型分為輕過載和重過載，對于選煤廠的入料泵而言，一般按重過載選配，因此變頻器的容量要大于負載電機的容量。④負載匹配：負載轉矩特性一般分為三種：恒轉矩負載、風機泵類負載以及恒功率負載。⑤通訊接口：選煤廠變頻器一般均采用集中控制，所以需要根據控制主機的要求選用不同的總線接口，如MODBUS、PROFIBUS等。
2.2 變頻器附件的選擇　①濾波器：對于小功率的變頻器（一般為110kW及以下）,其諧波干擾較輕，一般的變頻器廠家在其變頻模塊內均已抑制，無需另配。對于大功率的變頻模塊濾波器為必配，一般選用同品牌廠家的濾波器，包括進線濾波器及出線濾波器兩部分。②電抗器：應選擇與變頻模塊相配套的輸入電抗器及輸出電抗器。③對于制動電阻等附件，需根據工藝要求選配，對于選煤廠的泵類負荷，一般可以不配。
3 應用實例
3.1 在給煤機中的應用在選煤廠中，需要通過調整給煤機給煤量大小來滿足工藝要求。在山西呂梁地區某選煤廠，原煤倉機給煤任務由振動給煤機來完成，在控制系統中采用變頻調速技術實現了這一目的。通過修改設定值改變變頻調速系統頻率輸出，改變電機轉速，實現調整給煤量。給煤機采用慣性振動器為激振源，根據簡諧振動原理可知：諧振頻率和諧振振幅都隨著角速度的增大而增大，因此，通過手動或設定值改變變頻調速系統輸出值，調整電機轉速，通過改變角速度來改變諧振頻率與振幅，即改變箱體振動頻率，使配煤連續以箱體頻率向前跳躍，達到調整給料量的目的。
3.2 控制重介旋流器入料泵轉速根據泵的性能公式，我們知道流量Q與轉速n成正比；因此，可采用變頻調速技術控制泵的轉速從而調節流量。在山西呂梁地區某選煤廠，采用變頻器調節重介旋流器入料泵進料流量。液位高低通過壓力變送器送給二次儀表，輸出4~20mADC信號，在信號隔離器內轉變為1~5VDC信號，而后送入液位調節器進行比較放大，輸出4~20mADC信號，控制變頻器頻率，從而達到控制給料量的目的。如果液位超過預先設定值時，電動執行器動作，執行放空。
在功能設定時，采用恒轉矩方式，下限頻率設為10HZ，上限頻率設為50HZ，加速時間要設定的長一些，減速時間要設定的短一些。這樣，需要增大流量時，不致因增大過快而產生溢流；液位超限時，又能迅速減小流量，避免溢流。
4 結語
實踐證明，變頻調速具有廣泛的應用前景，變頻器在選煤廠中的應用是十分成功的，變頻調速是選煤廠節電、改善工藝流程以提高產品質量和改善環境、推動技術進步的一種重要手段。另外變頻器的產品種類繁多，性能和技術優勢各有側重，應根據設備的具體需求合理選擇。
參考文獻：
[1]韓安榮.通用變頻器及其應用.北京：機械工業出版社.2002.
[2]王廷才.變頻原理及應用.北京：機械工業出版社.2005.
[3]魏召剛.工業變頻器原理與應用.北京:電子工業出版社.2006.

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