李長華，李 莉

（樂平礦務(wù)局 涌山煤礦，江西 樂平333303）

樂平礦務(wù)局在北部礦區(qū)的生產(chǎn)井，主要有沿溝煤礦、涌山煤礦、仙槎煤業(yè)、東方紅煤礦，全部為高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井。針對礦井瓦斯治理和固定設(shè)備運行的情況，為降低主要耗電設(shè)備的電能，并能更好地高效節(jié)能運行，從2007年開始，該局生產(chǎn)礦井對主要通風機、空氣壓縮機、瓦斯抽放泵的電力拖動控制系統(tǒng)進行了變頻調(diào)速、節(jié)能技術(shù)改造，完成了沿溝煤礦、涌山煤礦、仙槎煤業(yè)的主要通風機、空氣壓縮機、瓦斯抽放泵的變頻調(diào)速、節(jié)能技術(shù)改造，變頻節(jié)能運行功率達1911kW，到目前為止設(shè)備運行正常，節(jié)電效果明顯，取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

1 立項背景

1）礦井主要通風機是為礦井終身服務(wù)而設(shè)計安裝的，在開采前期通風能力富裕系數(shù)都偏大。過去，對礦井主要通風機都是采用調(diào)整葉片角度的方法來調(diào)整工況點，此方法不僅調(diào)整實施困難，而且還難以達到最佳工況點運行，往往會出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成設(shè)備運行效率低、電力浪費大。

2）礦井空壓機壓縮風的需用量，是因井下風動設(shè)備使用量的多少而動態(tài)變化的?？諌簷C采用機械式調(diào)荷的方法卻很難滿足井下實際需要，時常出現(xiàn)因供風量不足而影響生產(chǎn)，或供風量過大卸載而浪費電力等情況。

3）礦井瓦斯抽放量是根據(jù)井下瓦斯變化、地面瓦斯發(fā)電的需求來進行調(diào)整的，原來采取的直接拖控系統(tǒng)、人工調(diào)節(jié)不能安全有效地滿足上述要求，時常會出現(xiàn)瓦斯抽出量不足或瓦斯?jié)舛冗_不到發(fā)電要求的情況。

針對以上問題，該局從2006年末就著手考慮對上述設(shè)備進行以節(jié)能為主的技術(shù)改造，要解決上述問題，就必須根據(jù)需要采用電機自動調(diào)速的方式運行，經(jīng)反復調(diào)研、實踐摸索，變頻智能化控制是最有效的方法。因此，從2007年開始，該局采取自籌資金和節(jié)能返款等方式，生產(chǎn)礦井對上述設(shè)備推廣使用變頻調(diào)速、節(jié)能改造技術(shù)，2009年完成節(jié)能技術(shù)改造。

2 變頻技改

1）沿溝礦、涌山礦主通風機為BD－11系列彎掠組合正交型隔爆對旋軸流式風機，其型號為：BD－11－8 NO23、主電機功率2×185kW、額定電壓為6kV，礦主通風機是一用一備工作方式。根據(jù)主通風機參數(shù)和負載情況，選用了SH－HVF－III系列高壓變頻器，主要由移相變壓器、功率逆變單元、控制器、手動切換柜等四部分組成。

（1）變頻器屬于單元串聯(lián)多電平PWM電壓源型變頻器，采用若干獨立的低壓功率單元串聯(lián)的方式來實現(xiàn)高壓輸出，電網(wǎng)電壓經(jīng)過二次、多重化的隔離變壓器降壓后給功率單元供電，功率單元為三相輸入，單相輸出，交－直－交PWM電壓源型逆變器將相鄰功率單元的輸出端串聯(lián)起來，形成Y聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)變壓變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動機。

（2）變頻器采用一拖二的方式對2臺主通風機控制，使用了以頻率為控制對象的開環(huán)控制：主要是在變頻器柜上操作，即直接在觸摸屏上設(shè)置輸出頻率，變頻器以該頻率為控制目標值對電機進行控制。為充分保證系統(tǒng)的可靠性，保留了原有的工頻啟動柜。當變頻器出現(xiàn)異常時造成風機停機，操作工可以通過手動切換柜手動切換到工頻狀態(tài)下，并能在10分鐘內(nèi)重新開機，從而保證了礦井通風的安全可靠。

2）涌山礦、仙槎煤業(yè)、東方紅礦使用的是活塞式空氣壓縮機。型號為L－22／7－X，電機功率為132kW，電壓380V。每班運行2～3臺為井下風動設(shè)備提供動力源。

（1）根據(jù)實際負載情況，選用了2臺低壓變頻器采用一拖三方式對空壓機進行控制。通過壓力變送器測得的管網(wǎng)壓力值與在智能控制器上設(shè)定的目標壓力值相比較來控制變頻器調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，使實際壓力始終接近設(shè)定壓力。

（2）對空壓機的油溫、油壓、氣缸溫度、風包溫度、冷卻水流量、水壓、排氣壓力等運行狀態(tài)及各種保護進行了智能監(jiān)測和控制，對空壓機起到了保護作用，且有故障報警及故障記憶功能。

（3）保留了原有的工頻起動柜，在變頻器出現(xiàn)異常時，若空壓機不能正常運行，可以采用手動切換的方式來切換到工頻狀態(tài)下運行，從而安全、節(jié)能、有效地保證了空壓機的正常運行。

3）沿溝礦、涌山礦、仙槎煤業(yè)的瓦斯抽放泵為水環(huán)式真空泵，型號為2BEC50，電機功率185kW，電壓660V。都是一用一備的工作方式，選用了2臺低壓變頻器。

沿溝、涌山、仙槎三大礦井全部使用一拖一的控制方式對瓦斯抽放泵進行控制。根據(jù)井下瓦斯變化的情況在變頻器柜上操作。即直接在觸摸屏上設(shè)置輸出頻率，變頻器以該頻率為控制目標值對電機的轉(zhuǎn)速進行控制，從而達到抽放瓦斯和滿足瓦斯發(fā)電的需求。

3 結(jié)語

通過對礦井主要通風機、空氣壓縮機、瓦斯抽放泵的變頻調(diào)速、節(jié)能技術(shù)改造，實現(xiàn)了6kV高壓異步電機變頻調(diào)速控制與運行；變頻器采用一拖三控制方式，節(jié)省了投資成本；實現(xiàn)了智能監(jiān)測，使安全保護裝置更完善，動作更靈敏可靠；變頻設(shè)備改造項目投資采用節(jié)能還款的方式，降低了投資風險。

變頻調(diào)速、節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用效益顯著，為國家和企業(yè)節(jié)約了電能，貫徹了國家的節(jié)能環(huán)保政策；產(chǎn)生的直接經(jīng)濟效益為：礦井主通風機變頻改造3年以來，節(jié)電電費185萬元；礦井完成空壓機變頻改造5年以來，節(jié)電電費171萬元；瓦斯泵變頻改造2年以來，節(jié)電電費88萬元。

變頻調(diào)速、節(jié)能改造技術(shù)在樂平礦務(wù)局生產(chǎn)礦井得到普遍推廣，實現(xiàn)了在主通風機、空壓機、瓦斯抽放泵的應(yīng)用，保證了設(shè)備的運行正常，還鍛煉了技術(shù)隊伍，提高了職工素質(zhì)，并將在礦井的安全生產(chǎn)、節(jié)能減排工作中發(fā)揮更大的作用。