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RNMV-Q型雷诺尔中高压软起动器在煤矿深井潜水泵强排系统的应用
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RNMV-Q型雷诺尔中高压软起动器煤矿深井潜水泵强排系统的应用

陕西彬长矿区胡家河矿井是由陕西彬长矿业集团有限公司控股、大唐电力公司参股建设的大型煤电一体化项目,属马屋电厂的配套煤矿。

胡家河煤矿建设规模1100万吨/年,该项目按照“一矿两井”的原则统一规划、分期设计、分期建设。先期开发建设胡家河矿井,井田东西长8.1km,南北宽6.5km。井田面积52.7km2. ,胡家河矿井地质储量8.2亿吨。可采储量4.7亿吨,建设规模500万吨/年,建设工期51个月,服务年限为69年。

由于煤矿安全需要,避免引起煤矿透水事故,因此大功率强排潜水泵在各个煤矿是必不可少的设备,因为潜水泵距离达数公里为减少线路损耗必须采用高压电机。高压电机的起动对电网的影响是很大的。直接启动会达到5-7倍的电流,对电机和电网冲击很大所以需要限流启动。雷诺尔研发的深井潜水泵强排系统的RNMV-Q专用型高压软起动器就是针对矿用深井潜水泵应用的,该装置采用晶闸管调压工作方式,由单片机运算控制具有特有的控制电机功率因数跟踪模式,使电机输出最大的转矩,给出最佳控制曲线,并具有多种现场保护,过流,堵转等保证电机的安全运行;本案例经在陕西陕煤彬长矿业有限公司胡家河矿井两台1600KW10KV的高压电机试运行近半年,取得良好效果。

该案例中软起动输出到电机的电缆长度达2100米,进线电缆长度为1000米, 水泵的管道长2000米,扬程达700米。拖动水泵为10KV 的笼型感应异步电机,启动深井泵要求电机的启动转矩必须大于泵的阻转矩 ,水泵的阻力主要由水的静压,管道阻力机械惯性,静动摩擦等构成的 ,但水泵启动时止回阀是关闭的所以属于轻载启动,一般电压设定大于30%即可,所以软起动器设为两段启动模式,第一段为恒压定时启动,给出启动电压Us和时间Ts,这两个值可以通过操作面板设定的实际中选用电压45%,时间为5秒,因为启动转矩是与电压平方成正比的)所以转矩Ms35%。(参见下图)

 

RNMV-Q型中压软起动启动设置参数如下:

限流:1.5%  -500%  额定电流具有反馈跟踪的

电压模式:25%-100% 额定电压

电压+限流模式具有反馈跟踪的

升压时间  1-120

停车时间   1-60

起始电压 25%-80%

起始时间 1-60


第二段为限流异相阶段,由于随着电机的转速不断增加,电机建立的反电势也会随着增加,加之总电缆线长达3000米,施加给电机的电压受电缆感抗的影响加大,管道的止回阀打开负载转矩发生突变,所以在此过程中需要监测功率因数角的变化,晶闸管的导通角f与由设定电机上升时间计算的移相角a和功率因数角q的关系如下:

f=p-a-q

2位装置的控制示意图

 

在第二段加速时段因为水压的变化,当负载变轻时,如不及时调整触发移相角就会造成系统电机电磁转矩震荡,在水泵高扬程工况,带来危害是很大的,也往往是启动失败的原因。

RNMV-Q 因为采用了反馈功率因数跟踪所以取得现场很好的启动效果。

功率因数角的测量电路如下:

 

参数设定:限流倍数,限流倍数应该在保证启动成功的前提下,整定最小的值,降低对电网的冲击,但过低的电流会无法启动电机或者启动时间过长,加大了电机的温升时间。对电机安全不利。实践中取3-4倍的限流值比较合理。

上升时间:这里的上升时间不是实际的电机启动时间,如前所述实际电机启动时间还会受到功率因数的影响。这个时间实际是限制电机空载时的上升时间。一般设为5-8秒即可。


结论: 1:启动开始阶段必须给出一定的起始电压,使电机快速建立起转矩。进出线电缆长度越长,需要相应的提高起始输出电压。

           2:转速达到三分之一以上,则应该进入具有功率因数角跟踪的限流启动功能,限流倍数一般为3倍以上。

           3:因为深井泵扬程高,所以停机时应该设定软停模式。

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