合康高压变频器（6kV~10kV）在矿井主扇风机上的应用

国阳二矿维运区  崔晓辉

内容摘要：着重介绍了HIVERT型高压变频器在北茹风机改造中的重要作用。以及合康高压变频器在安装使用过程中，提出的一些建议。

关键词：风机  高压变频器

一、引言

主扇风机是矿山企业为矿井送风的主要设备。设备性能的优劣直接影响着矿井安全生产和经济合理运行状况。目前，国阳二矿维运区北茹风机房使用两台轴流式风机，风机型号为AGF 606 -3.2-2.0-2，其电机型号为Y9001-8。之前由于传统设计等因素的影响，导致我矿风机存在效率低、能耗高、“大马拉小车”的现象。为此，采用高压变频器对轴流式风机电机进行调节，实现节能降耗的总体目标。

二、HIVERT型高压变频器在主扇上的应用

1、主扇风机

国阳新能二矿共有5台主扇风机运行，南山风机、外南沟风机、桑掌风机、龙门风机、北茹风机，启动方式分别为频敏电阻启动、可控硅励磁启动、软启动、直接启动、可控硅励磁启动。

2、北茹主扇风机变频改造

大型同步电动机的启动是个相当复杂的问题。如果用减压启动，不但需要很大的变压器、电机结构又相对复杂，且启动对电网有较大的冲击。原北茹风机采用同步电动机可控硅励磁启动。现北茹更换为AGF 606 -3.2-2.0-2型风机，采用三相异步电动机变频启动。变频器为北京合康亿盛变频科技股份有限公司生产的HIVERT-Y 06/500型高压变频器（如图1所示）。

图1 北茹风机房高压变频器

北茹使用合康高压变频器启动风机（如图2），首先确认配电室母线已得电，合上变频受电开关，操作变频启动柜按钮，之后合上切除变频柜开关，实现风机启动。变频器启动风机，通过对输入电动机电压电流的调节控制，提高了风机满载运行功率因数，节约电能，减小启动对电网的冲击。

图2  电动机启动一次接线图

3、变频器的重要作用

（1）变频器节能

变频器调速节能的原理：

图3中曲线为恒速n1下H=f(qv)曲线，其与h=f(qv)交与A点,对应风量qv1。此时风机轴功率PF与矩形qv1AH10的面积成正比。若欲将风量减半，使用挡板控制时，则新的h0=f(qv)曲线与H=f(qv)曲线相交于B点，此时风机轴功率PF正比与qv1AH10的面积。由图可见，两者面积相差不大。如果采用调速方法将风机转速降为n2，对应的h0=f(qv)与H0=f(qv)曲线相交与C点，此时与风机轴功率PF成正比的矩形的面积qv2CH30明显减少。这说明轴功率下降了很多,节能效果十分明显。

（2）变频器特点

高压变频器的功率单元进行了模块化设计，使日常维护工作更加方便。合康变频器的输出电此变频器的转矩提升功能，提升了风机低频运行时的输出电压，提高了低频运行时的输出转矩。转速(飞车)启动功能，实现电机在旋转中再启动，满足了生产过程中对连续性的要求。此变频器具有瞬时停电功能，逆变可以充电，保证电网系统在瞬间掉电时仍可以正常运行。改造后，具备同步投切功能，实现电机在电网与变频之间“无扰动”切换，减小了对风机及电网的冲击。变频器人性化设计，人机界面操作容易，功能强大。

HIVERT高压变频器还具有以下保护功能、特性：

①通过高压变频器还可以具有缺相保护；

②过压保护；

③过热保护；

④限流功能；

⑤控制电源故障连锁保护；

⑥控制电源双路冗余；

⑦功率单元与控制器光纤通讯，完全电气隔离；

⑧系统闭环运行，可由用户设定的现场被控量（比如压力、温度等）的期望值，来自动调节电机转速。

三、技术探讨

在北京合康公司生产的HIVERT-Y 06/500型高压变频器安装使用过程中，我们发现并总结了一些此变频器在实际运用中出现的问题，共同探讨。

1、启动柜中增加变频器受电开关，实现变频器自控一体化。建议启动柜可设计为双层，上层为变频器受电柜（包括综合保护装置），下层为启动柜。

2、用于大功率设备的高压变频器，可增加“自动化集成监控系统”。实现高压电源接入时，在控制器上可看到实际电压的显示，在液晶屏上能看到“ABC”图标显示，说明高压已接入，并且可保证相序正确。

3、实际风机运行中，变频运行在20Hz~25Hz时，工频柜综合保护装置动作报警。根据现场分析，变频器输出电流经过星点柜进入工频保护装置，变频器内电流存在差流。

4、变频器与风机连接过程中，发现接口模块有许多重复接口。建议可根据用户需求定做接口模块，节约成本。

5、增加能够监控风机风量的自动监控装置，在变频器闭环运行时可根据风量自动调节频率，节能效果更显著。

6、在变频器输出一次回路中增加短路装置，以避免由于电动机故障造成变频器内单元爆炸，使故障进一步扩大。

7、由于IGBT在导通过程中“+、-”变化，实际监视中，电动机输出功率参数和数值跳跃大不能够稳定在基本参数内，应加装恒流稳定变送器，使监控更加完善。

8、为了更好的监测节能效果，建议在变频器中增加一套节能效果比较系统，最好能够打印数据。

9、通过北茹风机改造，我们对北京合康高压变频器有了一定了解，建议合康公司生产SVG设备，为供电系统安全节能提供更多的产品支持。

四、小结

改造风机采用变频技术后，风机启动速率更平稳，运行电流明显减小，具有很明显的节电能力。用高压变频器后，启动频率低、转速低，电流小且平稳，实现软启动。避免了用工频启动时的大电流大转矩对电机、电缆、开关及机械设备的不利冲击，不仅延长了电机等设备的使用寿命，也减轻了轴承的磨损，提高了设备的可靠性。

HIVERT-Y 06/500型高压变频器自投运以来，既保证了装置的安全平稳运行，又节约了能耗，可见在风机上推广使用变频器具有很大潜力，可以带来很好的经济效益和社会效益。