導(dǎo)語(yǔ)：變頻器在煤礦通風(fēng)機(jī)節(jié)能降耗上的運(yùn)用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：通過(guò)分析礦井原通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，結(jié)合變頻器使用現(xiàn)狀提出增加變頻器來(lái)進(jìn)行通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造，并從變頻器、節(jié)能器等設(shè)備選型、關(guān)鍵問(wèn)題處理和變頻系統(tǒng)控制等方面進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：變頻器；通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)；節(jié)能降耗

通風(fēng)機(jī)是煤礦生產(chǎn)過(guò)程中重要的供風(fēng)、導(dǎo)風(fēng)設(shè)備，在確保通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定、防止瓦斯等有害氣體聚集和保障人員安全等方面發(fā)揮著重要的作用。為了保證井下安全，通風(fēng)機(jī)需要長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，而通風(fēng)機(jī)所需電流、電壓較高，故通風(fēng)機(jī)也是井下高耗能設(shè)備。通風(fēng)機(jī)根據(jù)內(nèi)部風(fēng)流流向分為軸流式和離心式2種，根據(jù)礦井實(shí)際需要選擇使用的是軸流式通風(fēng)機(jī)，通風(fēng)機(jī)電機(jī)采用起動(dòng)電流較大的直起方式，且受到礦井環(huán)境和人為操作不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊?，通風(fēng)機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定沖擊性較大，且會(huì)一定程度的降低通風(fēng)機(jī)的使用壽命，對(duì)于保障礦井安全生產(chǎn)、降低生產(chǎn)成本和節(jié)能降耗極為不利。變頻器若應(yīng)用于通風(fēng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速，還可有效降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流和電網(wǎng)波動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響，這樣不僅可以有效地實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)機(jī)節(jié)能降耗，對(duì)于提升通風(fēng)機(jī)使用性能和使用壽命也具有重要意義。鑒于此，礦井決定通過(guò)技術(shù)改造將變頻器應(yīng)用到通風(fēng)機(jī)上來(lái)實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速和節(jié)能降耗。

1礦井通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)問(wèn)題分析

礦井主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)于1996年7月正式投入使用，所選用的通風(fēng)機(jī)為可調(diào)式軸流式通風(fēng)機(jī)，該通風(fēng)機(jī)配備額定電壓和功率分別為6000V和2000kW的同步電機(jī)，起動(dòng)方式為直起。經(jīng)過(guò)多年的資源回采，礦井開采水平逐漸向深部轉(zhuǎn)移，原通風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足礦井通風(fēng)需要，目前存在的問(wèn)題主要有：（1）通風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況已經(jīng)接近特性曲線駝峰區(qū)，即通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況較差；（2）礦井通風(fēng)系統(tǒng)與通風(fēng)機(jī)吻合性差，通風(fēng)機(jī)已經(jīng)難以滿足礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性；（3）同步電機(jī)對(duì)供電電壓波動(dòng)敏感性較強(qiáng)，且因外部因素導(dǎo)致的電網(wǎng)波動(dòng)頻繁，通風(fēng)機(jī)停機(jī)故障較多；（4）通風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)落后，部分設(shè)備儀表顯示不準(zhǔn)確，自動(dòng)控制程度低，控制室人員無(wú)法掌握通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；（5）隨著礦井資源的回采，采區(qū)不斷向深部轉(zhuǎn)移，造成通風(fēng)系統(tǒng)除了滿足原通風(fēng)場(chǎng)所外，還要擔(dān)負(fù)深部采區(qū)的通風(fēng)任務(wù)，通風(fēng)負(fù)擔(dān)較重；（6）通風(fēng)機(jī)耗電較高，約占礦井用電的25％~30%，以往的通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)不符合礦井節(jié)能降耗的企業(yè)理念。因此對(duì)原通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造是礦井安全生產(chǎn)和管理的重要舉措。

2技術(shù)改造方案的確定

2.1設(shè)備的選擇

鑒于通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀和井下通風(fēng)需求，同時(shí)考慮到變頻技術(shù)在通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)上發(fā)揮的諸多優(yōu)勢(shì)，決定采用變頻技術(shù)對(duì)通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。結(jié)合周圍礦井變頻器應(yīng)用情況，最終確定采用高壓大功率變頻器對(duì)通風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行無(wú)極調(diào)速。當(dāng)前高壓變頻器主要有它控型和自控型變頻調(diào)速系統(tǒng)2種，前者屬速度開環(huán)控制，應(yīng)用較少；后者可以有效解決電機(jī)失步和震蕩問(wèn)題，故礦井選用自控型高壓大功率變頻器。結(jié)合國(guó)內(nèi)變頻器在通風(fēng)機(jī)上的使用效果，同時(shí)結(jié)合變頻器選用應(yīng)滿足純凈輸入特性、高功率因數(shù)和合理正弦波輸出等原則，決定選用ACS5000型變頻器，該型變頻器容量4500kVA，可通過(guò)可編程控制器（PLC）實(shí)現(xiàn)變頻器的自動(dòng)控制，同時(shí)，配備的監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)配電情況、風(fēng)門狀態(tài)、變頻器輸出頻率、供電保護(hù)裝置、風(fēng)量、風(fēng)壓和通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)等方面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的閉環(huán)自動(dòng)控制，大大提高了管理人員實(shí)時(shí)掌握通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的精度和準(zhǔn)度，有利于維修人員正確判斷通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)故障和及時(shí)維修。變頻器主要由整流器、濾波器、控制器和相關(guān)電路組成，變頻器是一種利用半導(dǎo)體元件將工頻電源轉(zhuǎn)換成不同頻率的控制裝置。根據(jù)通風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速與供電電源輸入頻率關(guān)系可知，改變電機(jī)頻率和電壓可以實(shí)現(xiàn)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，利用變頻器調(diào)控系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)頻率的改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變，這樣可以通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速確保風(fēng)壓符合礦井需求。節(jié)電器是基于電力、電子原理和集成芯片控制原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，將功率因數(shù)補(bǔ)償技術(shù)、微處理數(shù)字技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)、調(diào)壓技術(shù)等融合在一起的自動(dòng)控制裝置?？紤]到原軸流式通風(fēng)機(jī)使用年限較長(zhǎng)，其運(yùn)行特性曲線與礦井通風(fēng)已不相符，且通風(fēng)性能已經(jīng)難以滿足當(dāng)前礦井通風(fēng)需要，故決定采用AGF37.5-22.4-1FB型軸流式通風(fēng)機(jī)代替原軸流式通風(fēng)機(jī)。所選通風(fēng)機(jī)還可有效解決電機(jī)絕緣和散熱問(wèn)題。

2.2解決的關(guān)鍵問(wèn)題

利用變頻器實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的調(diào)速控制首先需要確定合理的控制方式和技術(shù)，同時(shí)還要解決電機(jī)在低頻運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的發(fā)熱問(wèn)題。通風(fēng)機(jī)變頻器采用DTC控制技術(shù)，這樣可滿足變頻器在電網(wǎng)出現(xiàn)瞬間停電故障時(shí)變頻器能夠通過(guò)勵(lì)磁跟蹤實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的實(shí)時(shí)控制，可有效預(yù)防以往因雷雨導(dǎo)致的通風(fēng)機(jī)斷電事故；制定科學(xué)合理的控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)故障切換和反風(fēng)控制，具體可從按要求配備雙回路供電系統(tǒng)、變頻器和電機(jī)采用“二拖二”互備方式，采用真空接觸式開關(guān)等方面進(jìn)行確定。為了解決電機(jī)低頻運(yùn)行發(fā)熱問(wèn)題，所用電機(jī)匝間絕緣等級(jí)確定為H級(jí)，溫升確定為B級(jí)，采用強(qiáng)迫風(fēng)冷對(duì)電機(jī)進(jìn)行冷卻，通風(fēng)機(jī)滿載時(shí)變頻器發(fā)熱量應(yīng)約為75kW，配電柜外殼防護(hù)等級(jí)為IP42。

2.3變頻系統(tǒng)控制組成

變頻系統(tǒng)控制主要由高壓配電部分、低壓配電部分、變頻器部分和控制系統(tǒng)四部分組成。高壓配電部分主要指雙回路供電系統(tǒng)，低壓配電部分主要指經(jīng)由變電所將高壓轉(zhuǎn)化為低壓作為低壓供電系統(tǒng)電源；根據(jù)要求選擇容量為4500kVA的ACS5000型變頻器，變頻器和電機(jī)采用“二拖二”互備方式，采用真空接觸式開關(guān)進(jìn)行自動(dòng)切換；控制系統(tǒng)是指采用可編程控制器（PLC）進(jìn)行通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、信息切換等。

3節(jié)能效果分析

經(jīng)過(guò)改造后采用AGF37.5-22.4-1FB型軸流式通風(fēng)機(jī)，根據(jù)改造要求，通風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率約為85%，根據(jù)礦井通風(fēng)實(shí)際，選取通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造前原通風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)，其各種指標(biāo)參數(shù)如表1所示。采用變頻器調(diào)速后，通風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率為原功率的85%左右，即在通風(fēng)容易和困難時(shí)分別為1224kW和1755kW，按照當(dāng)前礦井用電價(jià)格計(jì)算，可節(jié)約電費(fèi)94.6~135.7萬(wàn)元/a，可見采用變頻器對(duì)通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造后的節(jié)能降耗效果顯著。變頻器單臺(tái)進(jìn)價(jià)約為410萬(wàn)元，可計(jì)算變頻器成本回收需要3.02~4.33a，變頻器平均使用壽命為10a，由此可知采用變頻器進(jìn)行通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造在經(jīng)濟(jì)上是可取的。

4結(jié)語(yǔ)

礦井通過(guò)技術(shù)改造將變頻器調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于礦井通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，改善了通風(fēng)機(jī)運(yùn)行特性，提高了通風(fēng)機(jī)起動(dòng)平緩水平，且變頻器調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)PLC自動(dòng)控制，操作簡(jiǎn)單，省時(shí)省力，提高了通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率和可靠性，對(duì)通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)起到了較好的保護(hù)作用，有利于提高通風(fēng)機(jī)的使用性能和使用壽命。

作者:韓靜 單位:太原學(xué)院

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