王 虎 淮南礦業(yè)集團(tuán)張集煤礦

地面瓦斯泵站瓦斯泵變頻器應(yīng)用技術(shù)

王 虎 淮南礦業(yè)集團(tuán)張集煤礦

針對(duì)礦井瓦斯泵供氣發(fā)電時(shí)無(wú)法調(diào)控泵體負(fù)壓、管路瓦斯氣體流量、電機(jī)溫度等參數(shù)，采用變頻器對(duì)瓦斯甭運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制技術(shù)，從而成功實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制泵體向電站的供氣量，實(shí)現(xiàn)了瓦斯發(fā)電按需供給。

水環(huán)式真空泵；變頻器；瓦斯利用

前言

張集礦煤礦中央?yún)^(qū)地面瓦斯抽采泵站有兩臺(tái)2BE1-605型水環(huán)式真空泵，主要用于向礦井電廠供高濃度瓦斯氣體，用于發(fā)電。這兩臺(tái)水環(huán)式真空泵電機(jī)功率為220Kw，電機(jī)額定電壓380V，電流427A,泵體極限真空度160hPa，泵體轉(zhuǎn)速為236轉(zhuǎn)/min，最大氣量192 m3/min。而泵體在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，實(shí)際流量為80～100 m3/min。

張集礦電站現(xiàn)有兩臺(tái)TBG620V16K型發(fā)電設(shè)備，單臺(tái)電機(jī)功率為1360Kw，兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)開(kāi)啟，每分鐘利用純瓦斯量約為15m3/min，每小時(shí)可利用純瓦斯907 m3。

發(fā)電供氣時(shí)，混合氣體流量基本在90m3/min，瓦斯?jié)舛葹?5%左右，實(shí)際每小時(shí)對(duì)電站供氣純瓦斯為1800m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電廠所需氣量。這不但造成了瓦斯資源的浪費(fèi)，同時(shí)，多余的氣體排入大氣中，造成環(huán)境污染。

為了避免瓦斯資源的浪費(fèi)和減少環(huán)境污染，對(duì)泵站進(jìn)行改造，通過(guò)安裝變頻器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)瓦斯泵的流量進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到了泵站和電站之間的供需平衡。

1.變頻器的應(yīng)用

1.1 變頻器結(jié)構(gòu)

礦井使用的為特制TX-BPG-04-320變頻器開(kāi)關(guān)柜，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。通過(guò)變頻啟動(dòng)和變頻停止按鈕控制變頻器的開(kāi)啟和停止；變頻加速和變頻減速用來(lái)控制瓦斯泵電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)泵體轉(zhuǎn)速的控制，達(dá)到預(yù)期的泵體負(fù)壓和流量；變頻操作鍵盤(pán)可以直接輸入想要的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，更加便捷、方便地對(duì)泵體進(jìn)行控制。

圖1 變頻器開(kāi)關(guān)柜正面圖

1.2 變頻器應(yīng)用結(jié)構(gòu)

通過(guò)置換電源和瓦斯泵電機(jī)之間的低壓開(kāi)關(guān)柜（見(jiàn)變頻器開(kāi)關(guān)柜未使用前瓦斯泵供電圖2和變頻器開(kāi)關(guān)柜使用后瓦斯泵供電圖3），使用變頻器調(diào)頻，實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯抽采泵電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的控制。

圖2 變頻器開(kāi)關(guān)柜未使用前瓦斯泵供電圖

圖3 變頻器開(kāi)關(guān)柜使用后瓦斯泵供電圖

原來(lái)的低壓開(kāi)關(guān)柜主要用于降低電機(jī)的啟動(dòng)電壓，從而對(duì)設(shè)備起到保護(hù)作用。更換后的變頻器開(kāi)關(guān)柜，在啟動(dòng)過(guò)程中，啟動(dòng)電流是逐步增加的，從而避免了啟動(dòng)電流過(guò)高（設(shè)備的啟動(dòng)電流通常為額定電流的幾倍）對(duì)設(shè)備造成危害。此外，最重要的是，通過(guò)變頻器的變頻，可以調(diào)整瓦斯泵電機(jī)的頻率，達(dá)到我們所需的流量。

2.變頻器使用效果考察

2010年3月19日，TX-BPG-04-320變頻器開(kāi)關(guān)柜與泵體連接調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)，并投入運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)變頻器，成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)瓦斯泵各參數(shù)的調(diào)整。詳見(jiàn)2BE1-605型水環(huán)式真空泵運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)對(duì)比表1。

從表1中可以看出，通過(guò)變頻器變頻，有效降低了瓦斯泵的負(fù)壓和電機(jī)電流。同時(shí)，通過(guò)對(duì)瓦斯泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度的調(diào)整，使泵體的流量減小，使采空區(qū)內(nèi)高濃度瓦斯能夠“細(xì)水長(zhǎng)流”。經(jīng)試驗(yàn)觀察，采空區(qū)的供氣周期提高了一倍（1個(gè)采空區(qū)供氣時(shí)間由原來(lái)的每次1天提高到每次2天）。

表1 2BE1-605型水環(huán)式真空泵運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)對(duì)比表

2010年，張集礦中央?yún)^(qū)前三個(gè)月發(fā)電供氣量為59.4萬(wàn)m3，TX-BPG-04-320變頻器開(kāi)關(guān)柜使用后，2010年4月份，礦井發(fā)電供氣31.79萬(wàn)m3。

3.結(jié)語(yǔ)

目前，該設(shè)備已經(jīng)在中央?yún)^(qū)地面瓦斯泵站進(jìn)行應(yīng)用，通過(guò)試驗(yàn)運(yùn)行，效果良好。

1）有效解決了高濃度瓦斯在發(fā)電供氣時(shí)的浪費(fèi)，將瓦斯供氣利用由“無(wú)計(jì)劃供給”轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍葱璺峙洹?，?shí)現(xiàn)了供、需平衡，節(jié)省了資源。

2）變頻器應(yīng)用后，大大延長(zhǎng)了供氣發(fā)電的時(shí)間，提高瓦斯利用率，增加了瓦斯發(fā)電量。

3）在提高瓦斯利用率的同時(shí)，有效減少了高濃瓦斯向大氣的排放量，降低了對(duì)環(huán)境的污染。

4）通過(guò)對(duì)水環(huán)式真空泵的調(diào)頻，使泵體在低負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)降低了電機(jī)的頻率和溫度，減少了機(jī)電設(shè)備損耗，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.087