1 引言
演马庄矿隶属于有着百年历史的河南煤化集团焦煤分公司，始建于1958年，每年可生产原煤90万t。该矿所生产的原煤为优质无烟煤，做进一步深加工，经济效益明显，是碳化硅、碳粒砂、人造刚玉、人造石墨、电极、电石和炭素等产品的优质原材料。
洗煤是原煤深加工的第一步，演马庄矿现有年处理原煤120万t的洗煤厂。为了降低对周边环境的污染，大力推进技术创新，加大环保技改投入。近几年来，增添和更新改造各类环保设施。其中有对在洗煤工艺有重要作用的空气压缩机的变频技术改造。该改造方案由有多年现场工况经验和变频器设计研发经验的harvest-高压变频器厂家指导，使用 harvest-va06/040的矢量控制型高压变频器。经过验证，该型号高压变频器运行可靠，满足该矿对不断上升的产能要求，并在节能方面取得显著效果，为企业节约大量成本。
2 项目简介
2.1 现场工况
演马庄矿洗煤厂使用的是3台广东正力公司生产的螺杆式空气压缩机为洗煤工艺供应压缩空气。3台空压机并联运行两用一备配置，在母管出口安装储气罐，通过管道连接到现场，为了减少现场气压波动，在现场安装缓冲罐。该空压机及配套电机参数如表1所示。
表1 空压机及配套电机参数
2.2 改造方案
空压机是洗煤工艺的主要设备，一旦设备不能正常运行，不但影响生产，造成巨大的经济损失，还有可能威胁到现场生产人员的人身安全；另外，调速系统工作的环境比较恶劣。所以，和空气压缩机配套的高压变频调速系统，要求具有极高的可靠性。基于以上工作特点，对变频调速系统的主要要求如下：
（1）要求变频器具有高可靠性，长期运行无故障。
（2）要求变频器有旁路功能，一旦出现故障，可切换运行。
（3）调速范围要求大，效率要高。
（4）故障保护措施灵敏可靠。
经过厂商共同分析最后决定使用利德华福harvest-va06/040高压变频器，其参数如表2所示。
表2 配套harvest-高压变频器参数
通过双方技术人员的合作，共同制定了空气压缩机的变频改造方案，改造方案为：现场改造使用1台变频器交换驱动2台运行空压机，备用机不做改动，一次接线图如图1所示。
qs43、qs44和qs45闭合；qs41、qs42和qs46断开，1号空压机由qf1控制为原有工频控制系统，按原工频运行方式运行，2号空压机由变频器控制运行。2号变频器根据输出压力采样反馈值做闭环控制运行。为了保证采样信号的准确性和实时性，压力传感器安装在现场缓冲罐入口处。2号变频器根据用气量情况自动调节输出频率，它不仅仅起到了稳定气压的目的，而且还能实现自动控制，无需人员职守，可大大节省人力资源。
用户原来的控制方式为人工在空压机房值班，随时查看储气罐压力表，根据压力大小确定是否启停压缩机，现场噪音大，工人工作环境差，压力控制精度差。经过本次改造后，用户采用了plc集中控制，和变频器闭环自动调节的方案，空压机房实现无人职守，并且压力调节精度高，不仅空压机机械磨损减小，而且还起到了省电节能的效果。现场控制图如图2所示。
图1 一次接线图
图2 现场控制图
3号空压机为备用，通过切换柜手动选择1号和二号空压机的运行方式，当设备工频运行时通过上位机操作由plc柜发送操作信号，直接由高压柜控制空压机的启停。变频运行时通过上位机操作，由plc柜发送操作指令，控制高压柜给变频器送电，然后通过上位机操作变频器的启停操作。变频器启动后，根据压力变送器的反馈量进行闭环调节，维持缓冲罐入口的压力稳定。
在整个工作过程中，无论负载用气量的是大、是小，空压机都不会停机，而是降低运行频率，减少了频繁启停操作对设备造成的冲击。
由于用户所使用的是螺杆式空气压缩机，属于等容式风机，所以最大出口压力不会因为转速的降低而降低，只要保证能够在螺杆上形成油膜保证压缩机润滑即可，因此根据实际情况将变频器的最低运行频率设定在10hz，以保证设备的润滑。
3 设备运行情况及其他效益
我厂使用harvest-va06/040高压变频器对空气压缩机机进行了改造。由于所用的每台高压变频器在出厂前均经过满载的整机出厂检验和调试，因此调试、上电运行都进行顺利，一次投运成功，目前变频器一直可靠运行。
设备使用变频器调速后，主要优越性表现在：
（1）运行稳定，安全可靠。
（2）节能效果显著。
节能效果分析如表3所示。
表3 节能效果分析
综合以上实际数据和现场工况，设备平均全载率为70% ；按照年运行330天计算，
全年节电量为537934.32kw·h
按照0.65元/ kw·h的电价计算，该次改造年节约电费为 35万余元，变频改造后节能效果显著。
（3）变频器自身保护功能灵敏，同原来继电保护比较，保护功能更多，更灵敏，大大加强了对设备的保护。
（4）变频器不仅适应电网电压波动能力强，而且对电网无污染，实现电网的绿色环保。
（5）变频器及设备运行可靠，维护方便，改善工人工作环境条件，有利于实现和谐发展。
4 结束语
通过以上分析，我公司400kw变频器在洗煤厂空压机上应用的节能效果明显。而且实现了无人职守，改善了工人劳动环境，空气压力调节精度更高，自动化控制程度更高。并且在节能的同时降低了设备的转速，减少了机械磨损，产生了更多的衍生效益。
参考文献(略)
作 者：利德华福电气技术有限公司
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