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    乳化液泵站變頻器在綜放工作面的應(yīng)用研究

    2013-12-29 00:00:00陳懷衛(wèi)楊傳森
    中外企業(yè)家 2013年2期

    摘要:在介紹煤礦企業(yè)綜放工作面乳化液泵變頻器使用過程中出現(xiàn)的問題的基礎(chǔ)上,對其進行研究、分析,并提出解決方案,以期為以后乳化液泵變頻器的可靠使用積累寶貴的經(jīng)驗。

    關(guān)鍵詞:乳化液泵;變頻器;漏電跳閘;過流故障

    中圖分類號:C93 文獻標志碼:A 文章編號:1000-8772(2013)03-0181-02

    一、概述

    山東新巨龍公司龍固礦井1302綜放工作面共應(yīng)用3臺BRW500/31.5型乳化液泵,該泵公稱壓力31.5兆帕,電機功率為315KW。根據(jù)作業(yè)規(guī)程要求,該泵在井下正常工作壓力不低于30兆帕,當壓力超過30兆帕后,乳化液泵卸載閥動作,將多余壓力卸載。通過在現(xiàn)場對乳化液泵的應(yīng)用監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)在卸載閥卸載前的一瞬間,電機電流明顯增大,超過200A,對電機的使用壽命造成了很大的影響,另外還造成了不必要的電能損耗。因此,龍固礦井于2012年2月份對乳化液泵應(yīng)用了三臺型號為BPJ1-500/1140(輸出功率350KW)的變頻器,驅(qū)動1302采煤面乳化液泵站,實現(xiàn)電機節(jié)能,延長電機壽命。但在變頻器的調(diào)試過程中,出現(xiàn)了如下問題:

    1 變頻器在啟動或停止時上級饋電開關(guān)(廠家為泰安眾誠公司生產(chǎn)的移動變電站低壓側(cè)專用饋電開關(guān))漏電跳閘,造成變頻器無法正常使用。

    2 在乳化液泵站泄壓閥動作的一瞬間,變頻器報OC故障,即過電流故障,并自動跳閘,使乳化液泵無法正常運行。

    二、原因分析

    通過和變頻器廠家近半月的共同分析及研究,終于找到了發(fā)生上述問題的原因:

    (一)上級饋電開關(guān)漏電跳閘原因分析

    1 漏電保護開關(guān)的工作原理

    漏電保護開關(guān)檢測的是輸入共模電流,也就是所說的對地漏電流,檢測漏電流的電流互感器是同時穿過了P/S/T三根相線,在沒有漏電流的情況下,不論接三相負載還是接單相負載,P/S/T三根線中流過的電流之和總是為零。當負載側(cè)有對地短路現(xiàn)象或者對地有較大電容時,輸出側(cè)的電流就會通過大地返回電網(wǎng),此時流過電流互感器的電流之和不為零,當檢測到的電流大到一定程度就會觸發(fā)保護開關(guān)脫扣,引起饋電開關(guān)漏電跳閘。

    2 對地漏電流的產(chǎn)生原因和電流通路分析

    (1)變頻器應(yīng)用中為什么會產(chǎn)生較大的漏電流

    普通電機的繞組和機殼之間存在著較大的分布電容,在電網(wǎng)供電的情況下,電源線上只有50Hz的工頻電壓,由于頻率很低,通過分布電容的漏電流很小。但在用變頻器驅(qū)動電機時,由于變頻器輸出的是幾kHz的高頻脈寬調(diào)制的電壓波形,輸出電壓是在0V到1650V之間快速跳變的脈動電壓,對于同樣的電機同樣的分布電容,漏電流會增大百倍以上,這是由變頻器的工作原理決定的。正是該漏電流造成了上級饋電開關(guān)漏電跳閘。

    (2)變頻器工作狀態(tài)對漏電流的影響

    a 載波頻率:載波頻率越高,漏電流越大,漏電流的有效值與頻率約為開方關(guān)系。

    b 輸出頻率:在較高輸出頻率的情況下,漏電流與輸出頻率關(guān)系不大,但在零頻附近時(啟動或停止時),由于變頻器三相輸出的漏電流是疊加關(guān)系,漏電流的有效值會變大。

    c 變頻器的發(fā)波方式:由于五段發(fā)波時,每一相的輸出電壓有1/3左右時間是沒有開關(guān)動作的,因此同樣條件下七段發(fā)波方式比五段發(fā)波方式產(chǎn)生的漏電流大;HC變頻器低頻輸出時默認采用的是七段發(fā)波方式,因此漏電流低頻比高頻大;矢量控制方式下采用的是七段發(fā)波,因此矢量控制方式的漏電流大于V/F方式。

    (3)接線方式對漏電流的影響

    在變頻器U/V/W輸出端加電抗器由于提高了負載的高頻阻抗,對減小漏電流也有較好的幫助。

    (二)變頻器報OC故障,即過電流故障分析:

    1 乳化液泵站的工作原理

    乳化液泵工作過程為:正常工作時先導(dǎo)閥是開通的。泄壓閥關(guān)斷,乳化液經(jīng)過進液管進入到泵站,經(jīng)過泵站加壓,送入出液管到采面。壓力到達后,先導(dǎo)閥關(guān)斷,防止高壓液體回流,再把泄壓閥打開,把進液管和回液管接通進液回到泵箱。

    如果先導(dǎo)閥和泄壓閥配合不好,即先導(dǎo)閥關(guān)斷,泄壓閥不能及時打開的話就會造成電機堵轉(zhuǎn)。而變頻器是不允許電機堵轉(zhuǎn),因為堵轉(zhuǎn)會使電動機在極短的時間內(nèi)一個大電流,容易燒壞電動機。

    2 變頻器控制分析

    由于乳化液泵要求恒壓控制,變頻器采用PID控制,使壓力始終維持在30MPa,但PID控制是一個震蕩的過程,在啟動時會有一個超調(diào),如果超調(diào)點超出卸載閥的動作點的話,就會引起泄壓閥先動作,電機就會出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)。

    因此調(diào)試時都把壓力都限制在29.5MPa,其超調(diào)點在30.5MPa,但在采面用液量大的時候,難免會出現(xiàn)超調(diào)點上移的情況,即超調(diào)點會在31.5或32 MPa,會導(dǎo)致泄壓閥動作,也會出現(xiàn)過電流故障,但復(fù)位后能正常開車。

    三、解決方案

    1 變頻器上級饋電開關(guān)漏電跳閘解決方案

    采取在饋電開關(guān)漏電檢測的對地線上并聯(lián)電容的方法

    由于饋電開關(guān)的漏電檢測采用附加直流電源的檢測方法,電容對直流相當于斷路,而對交流相當于短路。這樣高頻在對地電容上產(chǎn)生的漏電流不再從漏電檢測線上通過而是從并聯(lián)上的電容通過,直流檢測到的實際漏電流值并沒有減小,對漏電檢測效果更好。

    2 變頻器過流故障跳閘解決方案

    采用以下兩種方法解決此問題:

    (1)調(diào)大泄壓閥機械動作壓力,即把泄壓閥機械動作壓力調(diào)節(jié)至32MPa,完全由變頻器調(diào)節(jié)壓力,這樣超調(diào)點也不會到卸載閥動作點,致使卸載閥動作。

    (2)調(diào)節(jié)先導(dǎo)閥和泄壓閥動作的配合問題,使在先導(dǎo)閥動作后泄壓閥能及時動作,不能延時相對長的時間再動作。

    四、應(yīng)用效果分析

    采取上述兩種措施以后,乳化液泵變頻器實現(xiàn)了穩(wěn)定運行,再也沒有發(fā)生過類似事故,保證了龍固礦1302綜放工作面的安全生產(chǎn),實現(xiàn)了乳化液泵的節(jié)能運行,為以后乳化液泵變頻器的可靠使用積累了寶貴的經(jīng)驗。

    (責(zé)任編輯:陳喜輝)

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