摘要：針對某風(fēng)機液偶系統(tǒng)設(shè)備故障率高、維護工作量大等問題進行變頻調(diào)速改造，降低了機械損耗，節(jié)能效果顯著。
    關(guān)鍵詞：風(fēng)機液力耦合器；變頻調(diào)速；改造
    某廠8號210MW機組的輔機功率設(shè)計值偏大，存在“大馬拉小車”現(xiàn)象。該機組原配置的高壓引風(fēng)機(2xl600kW/6kV)和高壓送風(fēng)機(2xl 600kW/6kV)均采用定速運行(50Hz)、液耦調(diào)速，節(jié)流損耗大，設(shè)備故障率高。為此進行了變頻調(diào)速改造。
    一、變頻調(diào)速裝置的選型
    該風(fēng)機變頻器選用的是功率單元串聯(lián)多電平高壓變頻器（完美無諧波變頻器）。此變頻裝置具有諧波含量、共模電壓、電壓變化率和電磁干擾小，整機開關(guān)頻率和系統(tǒng)效率高等優(yōu)點。
    高壓變頻器采用移相變壓器(6～0.7kV)輸入方式，功率單元耐受電壓和雙向諧波含量低，適合中高壓大容量電機的拖動，可以直接拖動原工頻電機，只增加高壓變頻調(diào)速裝置，不更換電機，增加工、變頻切換柜，實現(xiàn)變頻裝置異常時電機工頻旁路運行，保證主設(shè)備運行可靠。
    二、高壓變頻裝置基本功能
    1．高壓電機軟啟動。高壓(6kV)變頻器可以對風(fēng)機電機進行無沖擊電流啟動方式啟動。
    2．閉環(huán)運行模式。在閉環(huán)運行模式下（自動跟蹤），變頻器將根據(jù)偏差自動調(diào)節(jié)被控制量的實際值自動逼近期望值，實現(xiàn)自動控制。
    3．開環(huán)運行模式（手動調(diào)速）。選擇開環(huán)運行模式，變頻器的運行頻率將由外部模擬信號直接給定，變頻器將按目標值頻率運行。
  4．其他輔助功能。包括參數(shù)設(shè)定、故障查詢、運行參數(shù)記錄顯示、與遠方DCS監(jiān)控系統(tǒng)接口、系統(tǒng)保護、單元旁路、瞬時停電再啟動和手動工頻旁路功能。
    三、改造實施方案
    1.8號機組引風(fēng)機、送風(fēng)機在電機與風(fēng)機之間原來采用液力耦合器連接，改造后去除液力耦合器，在電機與風(fēng)機之間加裝空心鋼軸進行連接。根據(jù)發(fā)電機負荷大小，通過DCS控制和調(diào)節(jié)引、送風(fēng)機變頻器頻率進行風(fēng)機風(fēng)量的調(diào)節(jié)和控制，滿足發(fā)電機的各種運行工況需要。
    2．變頻裝置采用成都東方日立公司DHVECT-DI0200/06型高壓變頻器，變頻器由控制柜、功率柜、變壓器柜、旁通柜組成。該變頻器對輸入過壓、欠壓、缺相、輸出過載、功率單元超溫、移相變壓器超溫、冷卻風(fēng)扇故障、機柜門狀態(tài)、瞬時停電等具有保護措施。
    3．變頻器控制由運行人員根據(jù)機組運行工況、風(fēng)量大小，通過DCS控制變頻器運行頻率進行風(fēng)量調(diào)節(jié)。正常方式為變頻運行方式，變頻器故障時切換為工頻運行方式，提高了可靠性，滿足了運行要求。
    4．將原8號機組6kV開關(guān)室到兩臺引風(fēng)機電機的動力電纜從電機側(cè)抽回到變頻室，從變頻室另外敷設(shè)新動力電纜到引風(fēng)機電機；將原6kV開關(guān)室到兩臺送風(fēng)機電機的動力電纜從6kV開關(guān)室側(cè)抽回到變頻室，從變頻室另外敷設(shè)新動力電纜到6kV開關(guān)室。由此節(jié)約6kV電纜600m，折合資金約30萬元。
    5．改造后電氣一次接線路（以甲引風(fēng)機為例）見圖1。圖中QF1為引風(fēng)機6kV開關(guān)；QS1、QS2、QS3為刀閘。變頻切工頻，先斷QF1開關(guān)，再斷開Qsl、QS2刀閘、合上QS3刀閘，合QF1開關(guān)。工頻切變頻時，先斷QF1開關(guān)，再斷開QS3刀閘，合上Qsl、QS2刀閘，合QF1開關(guān)。

            6．由于變頻器功率大，發(fā)熱量較大，為保證通風(fēng)冷卻效果，在變頻器功率柜和變壓器柜的柜頂分別獨立安裝了一套整體風(fēng)扇，再經(jīng)過室內(nèi)空調(diào)把熱風(fēng)置換到室外，保證變頻器的整體冷卻通風(fēng)要求。
    7．將引風(fēng)機人口擋板門由手動改為電動，以滿足工頻狀況調(diào)節(jié)需要。改造中電機不移位，節(jié)約了制作基礎(chǔ)的費用。
    8．加裝引、送風(fēng)人口擋板執(zhí)行器4臺。在DCS系統(tǒng)中增加引、送風(fēng)機變頻控制邏輯、人口擋板控制邏輯，并修改操作畫面。根據(jù)要求完善并修改引、送風(fēng)機、人口擋板相關(guān)聯(lián)鎖、保護、順控等邏輯。
    四、改造前后系統(tǒng)對比
    1．DHVECT-DI0200/06型變頻器調(diào)速范圍為0~100%。液力耦合器的調(diào)速范圍為400/0~95%。
    2．DHVECT-DI0200/06型變頻器在整個調(diào)速范圍內(nèi)都具有較高的效率(大于970/0)，而液力耦合器效率低。
    3．DHVECT-DI0200/06型變頻器對電機及負載機械可實現(xiàn)軟啟動，解決了啟動沖擊問題，而且電機可以在短時間內(nèi)多次重復(fù)啟動。液力耦合器為直接啟動，啟動電流對電網(wǎng)有沖擊且不能頻繁啟動。
    4．用DHVECT-DI0200/06型變頻器對電機調(diào)速時,大型屋頂風(fēng)機，只需脫開原來的開關(guān)和電機的連接電纜，加入變頻器即可，改造方案簡單。
    5．DHVECT-DI0200/06型變頻器可靠性高、免維護。而液力耦合器是機械設(shè)備，故障率高。
    五、存在問題及處理措施
    改造后，電流波動大(10A)。觀察發(fā)現(xiàn)原因是操作時調(diào)節(jié)幅度較大，設(shè)備工況反饋不同步所致。后將調(diào)節(jié)幅度設(shè)置為1?2Hz/次，現(xiàn)象消除。
    8號爐乙引風(fēng)機變頻器變壓器溫度超高跳閘，切工頻啟動反時限過電流保護跳，檢查保護定值不適應(yīng)工頻啟動要求，定值修改后工頻運行正常。某日發(fā)出高壓掉電信號，變壓器柜顯示溫度為A相51℃、B相480C、C相53C。檢查變頻器，C相溫控器和測控元件發(fā)生故障，拆除其跳閘回路。更換后恢復(fù)正常運行。
    六、效益
    本次變頻改造總投資445萬元，4臺變頻器投運后，在同等發(fā)電量下每日可節(jié)電2.79萬kW.h，在1.5年內(nèi)就可以收回投資，節(jié)能效益可觀。

        　　1、礦用軸流風(fēng)機使用前應(yīng)檢查各緊固件是否齊全，連接是否牢固可靠，運行是否靈活，有無異常聲響等。

        　　2、對于大功率的局部通風(fēng)機，要定期給電機的前后軸承加潤滑油，延長使用壽命;孔板上的灰塵和雜物，保特消聲材料清潔，提高消聲效果。

        　　3、礦用軸流風(fēng)機在不使用時，應(yīng)放置于空氣流通的在方，防止受潮、受腐蝕。

  ,浙江車間通風(fēng);      　　4、礦用軸流風(fēng)機配用的風(fēng)筒直徑須大于風(fēng)機的葉輪直徑，以減小風(fēng)筒自身的阻力，提高通風(fēng)效率;2×18.5KW以上的礦用風(fēng)機須選用強力風(fēng)筒，防止風(fēng)壓過高，吹裂風(fēng)筒。定期清除殼內(nèi)消聲

        　　5、FBD系列內(nèi)裝兩臺電機，接線時，應(yīng)先單臺試運轉(zhuǎn);FB系列風(fēng)機內(nèi)裝一臺電機。電機轉(zhuǎn)動方向與方向箭一致。

        　　6、FBD系列對旋風(fēng)機啟動時，應(yīng)先啟動第一級風(fēng)機，正常運轉(zhuǎn)后再啟動第二級風(fēng)機。

        　　7、電機引入線頭剝皮連接處裸露段不大于1.5mm，絕緣電阻不應(yīng)低于1兆歐，風(fēng)機內(nèi)地線須連接正確可靠。

        　　8、搬運及安裝過程中，不能受到大的撞擊，以防機殼變形后，導(dǎo)致葉片與殼體磨擦。

　　隨著傳感技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，在線監(jiān)測與故障診斷這一以傳感技術(shù)和計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的研究課題，取得了新的發(fā)展。為使這一技術(shù)成功地轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力，以進一步提高煤炭企業(yè)自動化、智能化水平，某公司成功地將在線監(jiān)測和故障診斷技術(shù)應(yīng)用在對旋軸流式主通風(fēng)機上，為煤炭企業(yè)全面實施信息化和提高企業(yè)管理水平創(chuàng)造了條件。

　　本文以某公司開發(fā)的FJC型在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)為例，介紹了礦井對旋軸流式主通風(fēng)機(以下簡稱主通風(fēng)機)在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計要求、系統(tǒng)組成、工作過程及運行情況。

　　2設(shè)計要求

　　2.1功能要求

　　煤礦主通風(fēng)機是煤礦的四大主要設(shè)備之一，作為礦井主通風(fēng)，它每天24h不停地運轉(zhuǎn)，是整個礦井的“呼吸”系統(tǒng)。如此重要的安全生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備，如果因某種故障而停機運行，將會給整個礦山的安全生產(chǎn)帶來巨大威脅，因此，要求與之配套的在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)可靠性要高，這樣，當系統(tǒng)自身出現(xiàn)故障時也不會影響主通風(fēng)機的正常運行。

　　對旋軸流式主通風(fēng)機由兩個電機驅(qū)動，所以要求對兩個電機的參數(shù)應(yīng)分別采樣。

　　《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，礦井主通風(fēng)機必須安裝2套同等能力的主要通風(fēng)裝置，其中一套作為備用。為減少用戶對在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的資金投入，要求一套系統(tǒng)可以在兩臺主通風(fēng)機間切換，哪臺主通風(fēng)機運行就對哪臺主通風(fēng)機進行監(jiān)測。

　　另外還要求該系統(tǒng)具有在線幫助、狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、機器平衡及資料查尋五大功能。系統(tǒng)能按時自動或手動對風(fēng)機進行在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。能自動記錄主通風(fēng)機運行時的風(fēng)量、風(fēng)壓、效率、轉(zhuǎn)速、振動、電機功率、繞組溫度、軸承溫度及進出氣體溫度等參數(shù)值，并自動生成表格。有關(guān)信號的圖譜、風(fēng)壓-風(fēng)量曲線圖以及數(shù)據(jù)顯示直觀簡明。系統(tǒng)能在主通風(fēng)機出現(xiàn)故障前(如軸承損壞、葉片變形等)自動報警、提示檢修，并能智能判斷出故障性質(zhì)及部位。

　　為便于用戶使用和操作，要求軟件能在通用的Windows操作系統(tǒng)下運行。
　　2.2要求達到的技術(shù)性能指標和參數(shù)

　　(1)輸入由傳感器確定，輸出4位有效數(shù)字；

　　(2)各通道數(shù)顯誤差不超過2%；

　　(3)微機屏幕允許誤顯率：1/10000；

　　(4)管理軟件可靠性：在長期運行狀態(tài)下不死機，具有抗干擾措施和自恢復(fù)功能；

　　(5)定期全特性測定，正確打印軸承溫度、繞組溫度、風(fēng)壓、風(fēng)量、效率、振動曲線，最大誤差不超過2%；

　　(6)電源：AC220V±5%,43～67Hz；

　　(7)適用溫度：-40～180℃；

　　(8)穩(wěn)態(tài)分析：時域波形、軸心軌跡、軸心位置、軸心進動(一、二和三階正，反進動量)、全息進行、一維頻譜和低頻細化等；

　　(9)暫態(tài)分析：增(減)速Bode圖、增(減)速軸心進動、增(減)速諧波分析和增(減)速過程圖等；

　　(10)趨勢分析：振動總量趨勢、軸心進動趨勢和諧波振動趨勢等分段，在風(fēng)機額定工作狀態(tài)下，實時監(jiān)測如下的特征量：

　�、賱涌偭浚�

　�、趧有盘柕臅r域波形；

　�、垡�、二和三階諧波振動分量與參考值的幅值之差,水簾廠家；

　�、茌S心軌跡；

　�、葺S心進動(一、二和三階正，反進動量)；

　�、奕�息進動；

　�、咭�、二和三階正、反進動量與參考值之差；

　　⑧一、二和三階諧波振動分量的分、時、日、月趨勢；

　�、嵋�、二和三階正、反進動量的分、時、日、月趨勢；

　　⑩正、反進動量的瞬態(tài)突變；

　　諧波振動分量的瞬態(tài)突變。
　　根據(jù)以上特征量，可以準確地了解機器的狀態(tài)，幫助工程師診斷機器中可能出現(xiàn)的下列主要故障：

　�、俎D(zhuǎn)子不平衡；

　�、谵D(zhuǎn)軸裂紋；

　�、坜D(zhuǎn)靜碰摩；

　�、苻D(zhuǎn)子熱彎曲；

　�、萑~片掉塊；

　　⑥支承不對中；