摘要：针对某风机液偶系统设备故障率高、维护工作量大等问题进行变频调速改造，降低了机械损耗，节能效果显著。
    关键词：风机液力耦合器；变频调速；改造
    某厂8号210MW机组的辅机功率设计值偏大，存在“大马拉小车”现象。该机组原配置的高压引风机(2xl600kW/6kV)和高压送风机(2xl 600kW/6kV)均采用定速运行(50Hz)、液耦调速，节流损耗大，设备故障率高。为此进行了变频调速改造。
    一、变频调速装置的选型
    该风机变频器选用的是功率单元串联多电平高压变频器（完美无谐波变频器）。此变频装置具有谐波含量、共模电压、电压变化率和电磁干扰小，整机开关频率和系统效率高等优点。
    高压变频器采用移相变压器(6～0.7kV)输入方式，功率单元耐受电压和双向谐波含量低，适合中高压大容量电机的拖动，可以直接拖动原工频电机，只增加高压变频调速装置，不更换电机，增加工、变频切换柜，实现变频装置异常时电机工频旁路运行，保证主设备运行可靠。
    二、高压变频装置基本功能
    1．高压电机软启动。高压(6kV)变频器可以对风机电机进行无冲击电流启动方式启动。
    2．闭环运行模式。在闭环运行模式下（自动跟踪），变频器将根据偏差自动调节被控制量的实际值自动逼近期望值，实现自动控制。
    3．开环运行模式（手动调速）。选择开环运行模式，变频器的运行频率将由外部模拟信号直接给定，变频器将按目标值频率运行。
  4．其他辅助功能。包括参数设定、故障查询、运行参数记录显示、与远方DCS监控系统接口、系统保护、单元旁路、瞬时停电再启动和手动工频旁路功能。
    三、改造实施方案
    1.8号机组引风机、送风机在电机与风机之间原来采用液力耦合器连接，改造后去除液力耦合器，在电机与风机之间加装空心钢轴进行连接。根据发电机负荷大小，通过DCS控制和调节引、送风机变频器频率进行风机风量的调节和控制，满足发电机的各种运行工况需要。
    2．变频装置采用成都东方日立公司DHVECT-DI0200/06型高压变频器，变频器由控制柜、功率柜、变压器柜、旁通柜组成。该变频器对输入过压、欠压、缺相、输出过载、功率单元超温、移相变压器超温、冷却风扇故障、机柜门状态、瞬时停电等具有保护措施。
    3．变频器控制由运行人员根据机组运行工况、风量大小，通过DCS控制变频器运行频率进行风量调节。正常方式为变频运行方式，变频器故障时切换为工频运行方式，提高了可靠性，满足了运行要求。
    4．将原8号机组6kV开关室到两台引风机电机的动力电缆从电机侧抽回到变频室，从变频室另外敷设新动力电缆到引风机电机；将原6kV开关室到两台送风机电机的动力电缆从6kV开关室侧抽回到变频室，从变频室另外敷设新动力电缆到6kV开关室。由此节约6kV电缆600m，折合资金约30万元。
    5．改造后电气一次接线路（以甲引风机为例）见图1。图中QF1为引风机6kV开关；QS1、QS2、QS3为刀闸。变频切工频，先断QF1开关，再断开Qsl、QS2刀闸、合上QS3刀闸，合QF1开关。工频切变频时，先断QF1开关，再断开QS3刀闸，合上Qsl、QS2刀闸，合QF1开关。

            6．由于变频器功率大，发热量较大，为保证通风冷却效果，在变频器功率柜和变压器柜的柜顶分别独立安装了一套整体风扇，再经过室内空调把热风置换到室外，保证变频器的整体冷却通风要求。
    7．将引风机人口挡板门由手动改为电动，以满足工频状况调节需要。改造中电机不移位，节约了制作基础的费用。
    8．加装引、送风人口挡板执行器4台。在DCS系统中增加引、送风机变频控制逻辑、人口挡板控制逻辑，并修改操作画面。根据要求完善并修改引、送风机、人口挡板相关联锁、保护、顺控等逻辑。
    四、改造前后系统对比
    1．DHVECT-DI0200/06型变频器调速范围为0~100%。液力耦合器的调速范围为400/0~95%。
    2．DHVECT-DI0200/06型变频器在整个调速范围内都具有较高的效率(大于970/0)，而液力耦合器效率低。
    3．DHVECT-DI0200/06型变频器对电机及负载机械可实现软启动，解决了启动冲击问题，而且电机可以在短时间内多次重复启动。液力耦合器为直接启动，启动电流对电网有冲击且不能频繁启动。
    4．用DHVECT-DI0200/06型变频器对电机调速时,大型屋顶风机，只需脱开原来的开关和电机的连接电缆，加入变频器即可，改造方案简单。
    5．DHVECT-DI0200/06型变频器可靠性高、免维护。而液力耦合器是机械设备，故障率高。
    五、存在问题及处理措施
    改造后，电流波动大(10A)。观察发现原因是操作时调节幅度较大，设备工况反馈不同步所致。后将调节幅度设置为1?2Hz/次，现象消除。
    8号炉乙引风机变频器变压器温度超高跳闸，切工频启动反时限过电流保护跳，检查保护定值不适应工频启动要求，定值修改后工频运行正常。某日发出高压掉电信号，变压器柜显示温度为A相51℃、B相480C、C相53C。检查变频器，C相温控器和测控元件发生故障，拆除其跳闸回路。更换后恢复正常运行。
    六、效益
    本次变频改造总投资445万元，4台变频器投运后，在同等发电量下每日可节电2.79万kW.h，在1.5年内就可以收回投资，节能效益可观。

        　　1、矿用轴流风机使用前应检查各紧固件是否齐全，连接是否牢固可靠，运行是否灵活，有无异常声响等。

        　　2、对于大功率的局部通风机，要定期给电机的前后轴承加润滑油，延长使用寿命;孔板上的灰尘和杂物，保特消声材料清洁，提高消声效果。

        　　3、矿用轴流风机在不使用时，应放置于空气流通的在方，防止受潮、受腐蚀。

  ,浙江车间通风;      　　4、矿用轴流风机配用的风筒直径须大于风机的叶轮直径，以减小风筒自身的阻力，提高通风效率;2×18.5KW以上的矿用风机须选用强力风筒，防止风压过高，吹裂风筒。定期清除壳内消声

        　　5、FBD系列内装两台电机，接线时，应先单台试运转;FB系列风机内装一台电机。电机转动方向与方向箭一致。

        　　6、FBD系列对旋风机启动时，应先启动第一级风机，正常运转后再启动第二级风机。

        　　7、电机引入线头剥皮连接处裸露段不大于1.5mm，绝缘电阻不应低于1兆欧，风机内地线须连接正确可靠。

        　　8、搬运及安装过程中，不能受到大的撞击，以防机壳变形后，导致叶片与壳体磨擦。

　　随着传感技术和计算机技术的不断发展，在线监测与故障诊断这一以传感技术和计算机技术为基础的研究课题，取得了新的发展。为使这一技术成功地转化成生产力，以进一步提高煤炭企业自动化、智能化水平，某公司成功地将在线监测和故障诊断技术应用在对旋轴流式主通风机上，为煤炭企业全面实施信息化和提高企业管理水平创造了条件。

　　本文以某公司开发的FJC型在线监测与故障诊断系统为例，介绍了矿井对旋轴流式主通风机(以下简称主通风机)在线监测与故障诊断系统的设计要求、系统组成、工作过程及运行情况。

　　2设计要求

　　2.1功能要求

　　煤矿主通风机是煤矿的四大主要设备之一，作为矿井主通风，它每天24h不停地运转，是整个矿井的“呼吸”系统。如此重要的安全生产关键设备，如果因某种故障而停机运行，将会给整个矿山的安全生产带来巨大威胁，因此，要求与之配套的在线监测与故障诊断系统可靠性要高，这样，当系统自身出现故障时也不会影响主通风机的正常运行。

　　对旋轴流式主通风机由两个电机驱动，所以要求对两个电机的参数应分别采样。

　　《煤矿安全规程》规定，矿井主通风机必须安装2套同等能力的主要通风装置，其中一套作为备用。为减少用户对在线监测与故障诊断系统的资金投入，要求一套系统可以在两台主通风机间切换，哪台主通风机运行就对哪台主通风机进行监测。

　　另外还要求该系统具有在线帮助、状态监测、故障诊断、机器平衡及资料查寻五大功能。系统能按时自动或手动对风机进行在线状态监测与故障诊断。能自动记录主通风机运行时的风量、风压、效率、转速、振动、电机功率、绕组温度、轴承温度及进出气体温度等参数值，并自动生成表格。有关信号的图谱、风压-风量曲线图以及数据显示直观简明。系统能在主通风机出现故障前(如轴承损坏、叶片变形等)自动报警、提示检修，并能智能判断出故障性质及部位。

　　为便于用户使用和操作，要求软件能在通用的Windows操作系统下运行。
　　2.2要求达到的技术性能指标和参数

　　(1)输入由传感器确定，输出4位有效数字；

　　(2)各通道数显误差不超过2%；

　　(3)微机屏幕允许误显率：1/10000；

　　(4)管理软件可靠性：在长期运行状态下不死机，具有抗干扰措施和自恢复功能；

　　(5)定期全特性测定，正确打印轴承温度、绕组温度、风压、风量、效率、振动曲线，最大误差不超过2%；

　　(6)电源：AC220V±5%,43～67Hz；

　　(7)适用温度：-40～180℃；

　　(8)稳态分析：时域波形、轴心轨迹、轴心位置、轴心进动(一、二和三阶正，反进动量)、全息进行、一维频谱和低频细化等；

　　(9)暂态分析：增(减)速Bode图、增(减)速轴心进动、增(减)速谐波分析和增(减)速过程图等；

　　(10)趋势分析：振动总量趋势、轴心进动趋势和谐波振动趋势等分段，在风机额定工作状态下，实时监测如下的特征量：

　　①动总量；

　　②动信号的时域波形；

　　③一、二和三阶谐波振动分量与参考值的幅值之差,水帘厂家；

　　④轴心轨迹；

　　⑤轴心进动(一、二和三阶正，反进动量)；

　　⑥全息进动；

　　⑦一、二和三阶正、反进动量与参考值之差；

　　⑧一、二和三阶谐波振动分量的分、时、日、月趋势；

　　⑨一、二和三阶正、反进动量的分、时、日、月趋势；

　　⑩正、反进动量的瞬态突变；

　　谐波振动分量的瞬态突变。
　　根据以上特征量，可以准确地了解机器的状态，帮助工程师诊断机器中可能出现的下列主要故障：

　　①转子不平衡；

　　②转轴裂纹；

　　③转静碰摩；

　　④转子热弯曲；

　　⑤叶片掉块；

　　⑥支承不对中；