第五章  矿山行业

第四节  洗煤场设备变频调速节能改造案例（2）

高压变频器在煤矿洗煤厂空气压缩机上的应用

一、概  述
   演马庄矿隶属于有着百年历史的河南煤化集团焦煤分公司，始建于1958年,每年可生产原煤90万吨。该矿所生产的原煤为优质无烟煤适合做进一步深加工，经济效益明显，是碳化硅、碳粒砂、人造刚玉、人造石墨、电极、电石和炭素等产品的优质原材料。
    洗煤是原煤深加工的第一步，演马庄矿现有年处理原煤120万吨的洗煤厂。为了降低对周边环境的污染，大力推进技术创新，加大环保技改投入。近几年来，增添和更新改造各类环保设施。其中有对在洗煤工艺有重要作用的的空气压缩机的变频技术改造。该改造方案由有多年现场工况经验和变频器设计研发经验的HARVEST高压变频器厂家指导，使用HARVEST-VA06/040的矢量控制型高压变频器。经过验证，该型号高压变频器运行可靠，满足该矿对不断上升的产能要求，并在节能方面取得显著效果，为企业节约大量成本。

二、项目简介
2.1 现场工况
    演马庄矿洗煤厂使用的是三台广东正力生产的螺杆式空气压缩机为洗煤工艺供应压缩空气。三台空压机并联运行两用一备配置，在母管出口安装储气罐，通过管道连接到现场，为了减少现场气压波动在现场安装缓冲罐。该空压机及配套电机参数表1
               
表1 空压机及配套电机参数

2.2改造方案
      空压机是洗煤工艺的主要设备，一旦设备不能正常运行，不但影响生产，造成巨大的经济损失，还有可能威胁到现场生产人员的人身安全；另外，调速系统工作的环境比较恶劣；所以，和空气压缩机配套的高压调速系统，要求具有极高的可靠性。基于以上工作特点，对变频调速系统的主要要求如下：
        1）要求变频器要有高可靠性，长期运行无故障。
    2）要求变频器有旁路功能，一旦出现故障，可切换运行。
        3）调速范围要大，效率要高。
    4）有防止突发故障及压缩机喘震功能。
        5）故障保护措施灵敏可靠。
   经过厂商共同分析最后决定使用利德华福HARVEST-VA06/040高压变频器，通过双方技术人员的合作，共同制定了空气压缩机的变频改造方案，改造方案如下：
1配套HARVEST-高压变频器参数
有工频控制系统，二号空压机由变频器控制运行。二号变频器根据输出压力采样反馈值做闭环控制。为了保证采样信号的准确性实时性压力传感器安装在现场缓冲罐入口处。二号变频器根据用气量情况自动调节输出频率不仅仅起到了稳定气压的目的，而且还实现自动控制无需人员职守，还大大节省人力资源。
控制系统
    用户原来控制方式为人工在空压机房值班，随时查看储气罐压力表，根据压力大小确定是否启停压缩机，现场噪音大工人工作环境差，压力控制精度差。经过本次改造后用户采用了PLC集中控制，和变频器闭环自动调节的方案，空压机房实现无人职守，并且压力调节精度高，空压机机械磨损减小还起到了省电节能的效果。

   通过上位机操作由PLC柜发送操作指令高压柜给变频器送电，然后通过上位机操作变频器的启停操作，变频器启动后根据压力变送器的反馈量进行闭环调节维持缓冲罐入口的压力稳定。
    在整个工作过程中，无论负载用气量的大小空压机都不会停机，而是降低运行频率减少了频繁启停操作对设备造成的冲击。由于用户所使用的是螺杆式空气压缩机，属于等容式风机所以最大出口压力不会因为转速的降低而降低，只要保证能够在螺杆上形成油膜保证压缩机润滑即可，因此根据实际情况将变频器的最低运行频率设定在10Hz以保证设备的润滑。变频器在出厂前均经过满载的整机出厂检验和调试，因此调试、上电运行都进行顺利，一次投运成功，目前变频器一直可靠运行。
    设备运行变频器调速后，主要优越性表现在：
     1）运行稳定，安全可靠。
          2）节能效果显著。
     节能效果分析：
            
    综合以上实际数据和现场工况，设备平均全载率为70% ；按照年运行330天计算节电量如下计算：346832.64    
   P全载=1.732x6000x7x0.86=62.56kW
   P少载=1.732x6000x9x0.86=80.43kW
      全年节电量为W=62.56x330x24x0.7+80.43x330x24x0.3=537934.32kW/h
   按照0.65元每千瓦时的电价，该次改造年节约电费为 35万余元，变频改造后节能效果显著。
    3）变频器自身保护功能灵敏，同原来继电保护比较，保护功能更多，更灵敏，大大加强了对设备的保护。
     4）变频器不仅适应电网电压波动能力强，而且对电网无污染，实现绿色环保。
          5）变频器及设备运行可靠，维护方便，改善工人工作质量，实现和谐发展。
三、结束语
    通过以上分析，我公司400kW变频器在洗煤厂空压机上应用的节能效果明显。而且实现了无人职守改善了工人劳动环境，空气压力调节精度更高自动化控制程度更高。并且在节能的同时降低了设备的转速减少了机械磨损，产生了更多的衍生效益。