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技術頻道

高壓變頻器在重介選煤工藝中大型介質泵的應用

貴州水城礦業(集團)有限責任公司機電管理部 王祥為

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一、前言
  重介選煤因其投資少,建設周期短,洗選深度高,產品質量穩定,經濟效益明顯等優點,越來越多地被煤炭加工企業所采用。生產過程中,關鍵設備介質泵能否實現調速運轉,使旋流器始終處于合理的工作狀態而至關重要。
  貴州水城礦業集團公司2002年度,在汪家寨選煤廠,二塘選煤廠的技改中使用的四臺介質泵(介質泵參數詳見表一)因工期等原因未配置調速裝置。為保證產品質量,只能靠調節進口閘門和分流來滿足入口壓力的要求。這種方法使得介質泵運行狀態變差,泵經常工作在臨界狀態或非工作區。設備長期滿負荷運行,運行振動大,起動時間長,喘振嚴重,停泵時存在嚴重的"水錘"作用。工藝設計中,泵出口未設閘門,介質比重大、濃度高、揚程高,泵的工況極差,造成供電設備功耗大、溫升偏高。致使設備磨損加大,維修量增加。運行中多次發生泵體機封損壞,軸承損壞,甚至發生過高鉻合金葉輪因溫度過高炸裂,電機起動過程中繞組端部擊穿等現象,對正常生產造成很大影響。要解決這一問題,僅靠切割葉輪外徑和改變葉輪規格,用損失富裕揚程的辦法,不能有效地提高運行的經濟性(一般設計時選擇百分之五到百分之十的余量)。因此,只有實現介質泵調速,才能滿足工藝的最佳要求。
表1

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二、設備選型
  高壓大功率交流鼠籠式異步電機無級調速的方案一般有兩種:
    1、變頻調速,該方案又分為直接高-高方式和高-低方式。
    2、液力耦合器調速。
  現將該設備的三種方案進行技術經濟性比較,以便設備選型。
表2

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  高-低方式變頻調速與直接高-高方式相比:工期長,需更換電機、電纜、增設開關柜、變壓器等。電氣技術不盡合理,初投資較高,因此,適用于較小功率電機。現在老鷹山選煤廠介質泵(250KW,380V)即選擇低壓變頻方案,初投資11萬元,選型為成都森蘭BT12S系列315KW,電機電壓380V,經幾年來的運行情況來看是比較可靠的。
  液力耦合器作為介質泵的調速裝置,具有以下特點:初投資較少,能吸收沖擊和隔離扭振,撓性聯接,允許主、從動軸之間有較大的安裝誤差。但耦合器也具有檢修工作量大,調速范圍有限,效率較低,啟動轉距小,傳動中有功率損失且日常運行費用高、工期長,電機無法實現軟啟動等缺點。
  高壓變頻調速安裝工期短,運行費用低,可實現閉環自動控制,技術含量高且故障率低,可實現一拖二運行并有工頻旁路,因此,運行可靠性高,這也是煤礦生產的重要條件,另外,該設備起動力矩大,滿足工藝要求,適應工況差的環境條件。但這一方案初投資高。
  綜合各種因素,因此我們決定使用高壓變頻器對電機進行調速改造。
我們對廠家提供的主要參數進行比較,列表3如下:
表3
 
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  入選煤質較差時,變頻器選定47赫計算其經濟效益如下:
  設備運行時間20h/日,電價按0.40元/kwh計算,年運行300日,年節約電費為:55×0.4×20×300=13.2萬元
  減少設備磨損,延長設備使用壽命約4萬元/年。
  因變頻器可靠性高,減少了維修時間和影響生產時間,保護產品質量,其間接效益更為明顯。入選煤質好時,采用44赫運行時,投資回收期僅二年。

四、結束語
  2003年貴州水城礦業集團公司通過招標,選用了北京利德華福電氣技術有限公司生產的高壓變頻器兩套,變頻器安裝后一直投入正常運行,經濟技術效果明顯,極大地改善了介質泵工況,滿足了工藝的要求,實踐證明選擇該方案是成功的。
  高壓大功率異步電機變頻器在煤礦介質泵的使用,從現有資料查閱表明,該類型設備系貴州省首家選用,全國同行業首家選用,具有國內先進水平。

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