摘要：針對(duì)某風(fēng)機(jī)液偶系統(tǒng)設(shè)備故障率高、維護(hù)工作量大等問題進(jìn)行變頻調(diào)速改造，降低了機(jī)械損耗，節(jié)能效果顯著。
    關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)液力耦合器；變頻調(diào)速；改造
    某廠8號(hào)210MW機(jī)組的輔機(jī)功率設(shè)計(jì)值偏大，存在“大馬拉小車”現(xiàn)象。該機(jī)組原配置的高壓引風(fēng)機(jī)(2xl600kW/6kV)和高壓送風(fēng)機(jī)(2xl 600kW/6kV)均采用定速運(yùn)行(50Hz)、液耦調(diào)速，節(jié)流損耗大，設(shè)備故障率高。為此進(jìn)行了變頻調(diào)速改造。
    一、變頻調(diào)速裝置的選型
    該風(fēng)機(jī)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(jī)開關(guān)頻率和系統(tǒng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。
    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(jī)的拖動(dòng)，可以直接拖動(dòng)原工頻電機(jī)，只增加高壓變頻調(diào)速裝置，不更換電機(jī)，增加工、變頻切換柜，實(shí)現(xiàn)變頻裝置異常時(shí)電機(jī)工頻旁路運(yùn)行，保證主設(shè)備運(yùn)行可靠。
    二、高壓變頻裝置基本功能
    1．高壓電機(jī)軟啟動(dòng)。高壓(6kV)變頻器可以對(duì)風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行無沖擊電流啟動(dòng)方式啟動(dòng)。
    2．閉環(huán)運(yùn)行模式。在閉環(huán)運(yùn)行模式下（自動(dòng)跟蹤），變頻器將根據(jù)偏差自動(dòng)調(diào)節(jié)被控制量的實(shí)際值自動(dòng)逼近期望值，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
    3．開環(huán)運(yùn)行模式（手動(dòng)調(diào)速）。選擇開環(huán)運(yùn)行模式，變頻器的運(yùn)行頻率將由外部模擬信號(hào)直接給定，變頻器將按目標(biāo)值頻率運(yùn)行。
  4．其他輔助功能。包括參數(shù)設(shè)定、故障查詢、運(yùn)行參數(shù)記錄顯示、與遠(yuǎn)方DCS監(jiān)控系統(tǒng)接口、系統(tǒng)保護(hù)、單元旁路、瞬時(shí)停電再啟動(dòng)和手動(dòng)工頻旁路功能。
    三、改造實(shí)施方案
    1.8號(hào)機(jī)組引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)在電機(jī)與風(fēng)機(jī)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(jī)與風(fēng)機(jī)之間加裝空心鋼軸進(jìn)行連接。根據(jù)發(fā)電機(jī)負(fù)荷大小，通過DCS控制和調(diào)節(jié)引、送風(fēng)機(jī)變頻器頻率進(jìn)行風(fēng)機(jī)風(fēng)量的調(diào)節(jié)和控制，滿足發(fā)電機(jī)的各種運(yùn)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(duì)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(jī)柜門狀態(tài)、瞬時(shí)停電等具有保護(hù)措施。
    3．變頻器控制由運(yùn)行人員根據(jù)機(jī)組運(yùn)行工況、風(fēng)量大小，通過DCS控制變頻器運(yùn)行頻率進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。正常方式為變頻運(yùn)行方式，變頻器故障時(shí)切換為工頻運(yùn)行方式，提高了可靠性，滿足了運(yùn)行要求。
    4．將原8號(hào)機(jī)組6kV開關(guān)室到兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)電機(jī)的動(dòng)力電纜從電機(jī)側(cè)抽回到變頻室，從變頻室另外敷設(shè)新動(dòng)力電纜到引風(fēng)機(jī)電機(jī)；將原6kV開關(guān)室到兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)電機(jī)的動(dòng)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(dòng)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(jī)為例）見圖1。圖中QF1為引風(fēng)機(jī)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(shí)，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(dú)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(jī)人口擋板門由手動(dòng)改為電動(dòng)，以滿足工頻狀況調(diào)節(jié)需要。改造中電機(jī)不移位，節(jié)約了制作基礎(chǔ)的費(fèi)用。
    8．加裝引、送風(fēng)人口擋板執(zhí)行器4臺(tái)。在DCS系統(tǒng)中增加引、送風(fēng)機(jī)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(jī)、人口擋板相關(guān)聯(lián)鎖、保護(hù)、順控等邏輯。
    四、改造前后系統(tǒng)對(duì)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(gè)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(duì)電機(jī)及負(fù)載機(jī)械可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，解決了啟動(dòng)沖擊問題，而且電機(jī)可以在短時(shí)間內(nèi)多次重復(fù)啟動(dòng)。液力耦合器為直接啟動(dòng)，啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)有沖擊且不能頻繁啟動(dòng)。
    4．用DHVECT-DI0200/06型變頻器對(duì)電機(jī)調(diào)速時(shí),大型屋頂風(fēng)機(jī)，只需脫開原來的開關(guān)和電機(jī)的連接電纜，加入變頻器即可，改造方案簡(jiǎn)單。
    5．DHVECT-DI0200/06型變頻器可靠性高、免維護(hù)。而液力耦合器是機(jī)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(dòng)大(10A)。觀察發(fā)現(xiàn)原因是操作時(shí)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(hào)爐乙引風(fēng)機(jī)變頻器變壓器溫度超高跳閘，切工頻啟動(dòng)反時(shí)限過電流保護(hù)跳，檢查保護(hù)定值不適應(yīng)工頻啟動(dòng)要求，定值修改后工頻運(yùn)行正常。某日發(fā)出高壓掉電信號(hào)，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(cè)控元件發(fā)生故障，拆除其跳閘回路。更換后恢復(fù)正常運(yùn)行。
    六、效益
    本次變頻改造總投資445萬元，4臺(tái)變頻器投運(yùn)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(jī)使用前應(yīng)檢查各緊固件是否齊全，連接是否牢固可靠，運(yùn)行是否靈活，有無異常聲響等。

        　　2、對(duì)于大功率的局部通風(fēng)機(jī)，要定期給電機(jī)的前后軸承加潤(rùn)滑油，延長(zhǎng)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(jī)在不使用時(shí)，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(jī)配用的風(fēng)筒直徑須大于風(fēng)機(jī)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(jī)須選用強(qiáng)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(tái)電機(jī)，接線時(shí)，應(yīng)先單臺(tái)試運(yùn)轉(zhuǎn);FB系列風(fēng)機(jī)內(nèi)裝一臺(tái)電機(jī)。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向與方向箭一致。

        　　6、FBD系列對(duì)旋風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先啟動(dòng)第一級(jí)風(fēng)機(jī)，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后再啟動(dòng)第二級(jí)風(fēng)機(jī)。

        　　7、電機(jī)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(jī)內(nèi)地線須連接正確可靠。

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

　　隨著傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，在線監(jiān)測(cè)與故障診斷這一以傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)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(jìn)一步提高煤炭企業(yè)自動(dòng)化、智能化水平，某公司成功地將在線監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)應(yīng)用在對(duì)旋軸流式主通風(fēng)機(jī)上，為煤炭企業(yè)全面實(shí)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(cè)與故障診斷系統(tǒng)為例，介紹了礦井對(duì)旋軸流式主通風(fēng)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱主通風(fēng)機(jī))在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求、系統(tǒng)組成、工作過程及運(yùn)行情況。

　　2設(shè)計(jì)要求

　　2.1功能要求

　　煤礦主通風(fēng)機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)，是整個(gè)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(jī)運(yùn)行，將會(huì)給整個(gè)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(cè)與故障診斷系統(tǒng)可靠性要高，這樣，當(dāng)系統(tǒng)自身出現(xiàn)故障時(shí)也不會(huì)影響主通風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行。

　　對(duì)旋軸流式主通風(fēng)機(jī)由兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以要求對(duì)兩個(gè)電機(jī)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(jī)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(duì)在線監(jiān)測(cè)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(tái)主通風(fēng)機(jī)間切換，哪臺(tái)主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行就對(duì)哪臺(tái)主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

　　另外還要求該系統(tǒng)具有在線幫助、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、機(jī)器平衡及資料查尋五大功能。系統(tǒng)能按時(shí)自動(dòng)或手動(dòng)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷。能自動(dòng)記錄主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的風(fēng)量、風(fēng)壓、效率、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、電機(jī)功率、繞組溫度、軸承溫度及進(jìn)出氣體溫度等參數(shù)值，并自動(dòng)生成表格。有關(guān)信號(hào)的圖譜、風(fēng)壓-風(fēng)量曲線圖以及數(shù)據(jù)顯示直觀簡(jiǎn)明。系統(tǒng)能在主通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障前(如軸承損壞、葉片變形等)自動(dòng)報(bào)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(yùn)行。
　　2.2要求達(dá)到的技術(shù)性能指標(biāo)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(jī)屏幕允許誤顯率：1/10000；

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

　　(5)定期全特性測(cè)定，正確打印軸承溫度、繞組溫度、風(fēng)壓、風(fēng)量、效率、振動(dòng)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(shí)域波形、軸心軌跡、軸心位置、軸心進(jìn)動(dòng)(一、二和三階正，反進(jìn)動(dòng)量)、全息進(jìn)行、一維頻譜和低頻細(xì)化等；

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

　　(10)趨勢(shì)分析：振動(dòng)總量趨勢(shì)、軸心進(jìn)動(dòng)趨勢(shì)和諧波振動(dòng)趨勢(shì)等分段，在風(fēng)機(jī)額定工作狀態(tài)下，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)如下的特征量：

　�、賱�(dòng)總量；

　　②動(dòng)信號(hào)的時(shí)域波形；

　�、垡�、二和三階諧波振動(dòng)分量與參考值的幅值之差,水簾廠家；

　�、茌S心軌跡；

　�、葺S心進(jìn)動(dòng)(一、二和三階正，反進(jìn)動(dòng)量)；

　　⑥全息進(jìn)動(dòng)；

　�、咭�、二和三階正、反進(jìn)動(dòng)量與參考值之差；

　�、嘁弧⒍�和三階諧波振動(dòng)分量的分、時(shí)、日、月趨勢(shì)；

　�、嵋弧⒍�和三階正、反進(jìn)動(dòng)量的分、時(shí)、日、月趨勢(shì)；

　�、庹�、反進(jìn)動(dòng)量的瞬態(tài)突變；

　　諧波振動(dòng)分量的瞬態(tài)突變。
　　根據(jù)以上特征量，可以準(zhǔn)確地了解機(jī)器的狀態(tài)，幫助工程師診斷機(jī)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；

　�、拗С胁粚�(duì)中；