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一、用戶簡介
重慶市萬盛區(qū)南桐礦業(yè)有限責任公司南桐選煤廠(原稱南桐煤礦南桐洗選廠)成立于1938年，經過幾次改擴建現以發(fā)展成為年入洗原煤100萬噸的現代化選煤廠，也是重慶地區(qū)優(yōu)質冶煉精煤主要生產基地。主要產品有：精煤、電煤、洗末煤、硫精砂、尾砂。
南桐選煤廠現有100萬噸全重介選煤系統(tǒng)，采用煤科總院唐山分院與南桐礦業(yè)有限責任公司共同研究的“高硫難選煤全重介洗選成套工藝和設備”，一九九八年八月正式投入生產運行。
高壓變頻調速是通過改變輸入到交流電機的電源頻率，從而達到調節(jié)交流電動機轉速的目的。根據電機學原理，交流異步電動機轉速由下式確定:
n=60f（1-S）/p （1）式中:n—電動機轉速；
f—輸入電源頻率； S—電動機轉差率； p—電機極對數。
由公式（1）可知，電動機的輸出轉速與輸入的電源頻率、轉差率、電機的極對數有關。交流電動機的直接調速方式主要有：
1） 變極調速（調整p）；
2） 轉子串電阻調速；
3） 串級調速或內反饋電機（調整S）；
4） 液力耦合器調速；
5） 變頻調速（調整f）；
其中以高壓變頻調速的優(yōu)點最多，得到了廣泛的應用。
葉片式風機（或水泵）類設備均屬平方轉矩負載，在滿足流體力學的三個相似定律（即幾何相似、運動相似、動力相似）的條件下，其轉速n與流量Q、壓力（揚程）H以及軸功率P具有如下關系:
Q1/ Q2＝n1/n2 （1）
H1/ H2＝（n1/n2）2�。�2）
P1/ P2＝（n1/n2）3�。�3）
式中：Q1、H1、P1—風機（或水泵）在n1轉速時的流量、壓力（或揚程）、軸功率；
Q2、H2、P2—風機（或水泵）在n2轉速時的相似工況條件下的流量、壓力（或揚程）、軸功率。
由公式（1）、（2）、（3）可知，風機（或水泵）的流量與其轉速成正比，壓力（或揚程）與其轉速的平方成正比，軸功率與其轉速的立方成正比。當風機轉速降低后，其軸功率隨轉速的三次方降低，驅動風機的電機所需的電功率亦可相應降低。
從上述分析可見，調速是水泵節(jié)能的重要途徑。采用高壓變頻調速可以實現對水泵電機轉速的線性調節(jié)，通過改變電動機轉速從而管道壓力及供水量。
三、改造項目介紹
介質泵為全重介選煤工藝最主要的設備，南桐選煤廠有兩臺電機315KW/6KV的介質泵，改造前介質泵靠調節(jié)出口閥調節(jié)煤水混合物的流量，節(jié)流損失很大，浪費了大量電能。南桐選煤廠經研究決定采用深圳市科陸變頻器有限公司生產的CL2700高壓變頻器對廠里兩臺介質泵變頻節(jié)能改造。
電機參數：
額定電壓6KV
額定功率315KW
額定電流36A
電機水泵傳動比1.4
工頻運行電流35A
工頻運行功率310KW
四、項目改造方案
為防止變頻器檢修或故障對生產系統(tǒng)運行的影響，配置自動工頻旁路，具體旁路實施方式如下圖所示：
采用“一拖一”自動旁路方案一次接線原理圖如下：
CL2700高壓變頻調速系統(tǒng)一拖一自動工頻旁路系統(tǒng)圖
如圖，在正常情況下，高壓電從高壓開關直接到真空接觸器KM1、刀閘QS1進入高壓電變頻器，變頻器經過調節(jié)電源頻率后通過手動刀閘QS2、 真空接觸器KM2直接輸出到電機，當變頻調速系統(tǒng)故障時，變頻器可以通過KM3自動切換至工頻運行。
高壓電源經KM1、QS1到高壓變頻裝置，變頻裝置輸出經QS2、KM2送至電動機；高壓電源還可經KM3切換至工頻側直接起動電動機。一旦變頻裝置出現故障，即可馬上斷開輸入側開關KM1及KM2，將變頻裝置隔離，切換KM3至工頻側，在工頻電源下起動電機運行。真空接觸器KM2、KM3與KM1之間電氣互鎖，確保工頻電路與變頻電路不會同時導通。
自動旁路方式的旁路柜內配置隔離刀閘QS1、QS2。在正常情況下刀閘閉合，變頻器檢修時斷開，具有明顯物理斷點，保障檢修人員的人身安全。
三地控制方式：可進行本地、機旁操作箱、遠程集控三地控制。
集控與變頻器之間的接口如下：
1．變頻器至集控室或機旁操作箱：
系統(tǒng)就緒（開關量）
變頻器故障（開關量）
運行/停止狀態(tài)（開關量，反饋變頻器狀態(tài)）
急停（開關量）
變頻器當前運行頻率（模擬量，4~20MA）
變頻器輸出電流（模擬量，4~20MA）
2．集控室至變頻器：
變頻啟動/停機（開關量）
頻率上升
頻率下降
故障復位（開關量）
五、項目改造效益
1．節(jié)能效益
改造后，變頻器平均運行頻率在43HZ左右，經測算，相比工頻下節(jié)電率在25%，工頻運行功率310KW，這兩臺介質泵一年運行360天，一天運行20小時，電費0.5元/度，則每臺介質泵每年可節(jié)省電費為：310×25%×20×360×0.5=279000元=27.9萬元
兩臺介質泵變頻改造后每年可節(jié)省55.8萬元電費。
2．改造后操作簡便，負荷調節(jié)平穩(wěn)。改造前靠調節(jié)出口閥控制流量，操作強度大，造后只需在集控室點擊頻率升/頻率降就可很方便且很平穩(wěn)地調節(jié)流量，減少工人的勞動強度。
3．改造前水泵電機直接啟動，啟動電流為額定電流的5至7倍，啟動沖擊大，容易損壞電機。變頻改造后，電機啟動平穩(wěn)，無任何沖擊電流，可減少電機的維護費用。
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