郭亞存

(山西河曲晉神磁窯溝煤業(yè)有限公司)

中壓變頻器在煤礦主扇風(fēng)機節(jié)能改造中的應(yīng)用

郭亞存

(山西河曲晉神磁窯溝煤業(yè)有限公司)

煤礦主扇風(fēng)機是耗能設(shè)備，為充分發(fā)揮風(fēng)機性能及節(jié)能降耗，采用中壓變頻器進行主扇風(fēng)機調(diào)速節(jié)能改造，改造后，解決了原先風(fēng)機調(diào)節(jié)的滯后性，確保了煤礦生產(chǎn)安全化、節(jié)能化。

中壓變頻器 風(fēng)機調(diào)節(jié) 節(jié)能改造

主扇風(fēng)機是礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的重要部分，是煤礦安全生產(chǎn)中最重要的環(huán)節(jié)之一。目前煤礦主扇風(fēng)機運行消耗大，造成嚴(yán)重的能耗浪費，增加了煤礦生產(chǎn)成本。為此，運用中壓變頻器積極進行煤礦主扇風(fēng)機調(diào)速節(jié)能改造，降低能耗，不僅可以保證礦井安全生產(chǎn)和降低生產(chǎn)成本，還能提高煤礦的自動化水平[1-2]。

1 原風(fēng)機調(diào)頻控制裝置存在的問題

(1)能源浪費嚴(yán)重，生產(chǎn)成本增加。通常情況下，煤礦的服務(wù)年限在60 a以上，投產(chǎn)初期到穩(wěn)定開采一般在5 a左右。由于主扇風(fēng)機的電機轉(zhuǎn)速是不可調(diào)節(jié)的，只能對風(fēng)扇葉片或擋風(fēng)板的角度進行調(diào)節(jié)，以此增加風(fēng)量，使得主扇風(fēng)機運行功率提高，消耗大量能源，進而增加煤礦生產(chǎn)成本。

(2)主扇風(fēng)機故障可能性較大。主扇風(fēng)機通常采用直接啟動、降壓啟動、交流電機軟啟動方式。直接啟動的主扇風(fēng)機啟動運行時間較長，啟動電流較大，直接威脅電動機的絕緣性能，多次進行直接啟動，很可能會因電動機絕緣性能不佳而燒毀電動機。

(3)主扇風(fēng)機的安全性差。相對來說，傳統(tǒng)的主扇風(fēng)機沒有先進科技支持，自動控制能力較低，基本上不能實現(xiàn)主扇風(fēng)機的自我檢測、自我控制，存在諸多危險隱患。

2 變頻裝置改造

2.1 變頻裝置硬件

采用中壓變頻器進行改造，其分為電流源型、電壓源型以及功率單元型。變頻器的硬件包含主扇風(fēng)機、擋風(fēng)板、葉片、主體的變頻驅(qū)動等。結(jié)合主扇風(fēng)機應(yīng)用需要，決定選用ABB ACS800系列中壓變頻器，該變頻器以高速DSP和CPLD芯片作為主控器件。按照主扇風(fēng)機調(diào)速節(jié)能改造要求，需要考慮中壓變頻器運行頻率的影響、電壓電流工作額定情況等。

2.2 變頻器軟件

變頻器軟件主要為控制軟件和調(diào)速軟件。中壓變頻器軟件可以根據(jù)主扇風(fēng)機運行狀態(tài)，做出適當(dāng)?shù)淖冾l調(diào)速，避免調(diào)節(jié)風(fēng)扇葉片或擋風(fēng)板的角度，很大程度上規(guī)避機械磨損，降低檢修費用。中壓變頻調(diào)速軟件使主扇風(fēng)機采用電機軟啟動方式，進而規(guī)避直接啟動方式所存在的弊端。

2.3 控制回路

中壓變頻器的控制回路為矢量控制，其性能與直流調(diào)速相近。變頻器降低電動機的轉(zhuǎn)速，進而降低電動機的輸出功率，如此可以使主扇風(fēng)機運行所產(chǎn)生的風(fēng)量較多，同時節(jié)約能源。中壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用可以自行減少無功功率，省去無功補償裝置的應(yīng)用，如此可以節(jié)約設(shè)備運行費用。在PWM電壓型1 140 V級變頻器中，主電路部分為三電平電路，可以有效降低輸出諧波和電壓變化率。中壓變頻器控制原理見圖1。

圖1 中壓變頻器控制原理

3 應(yīng)用效果

3.1 節(jié)電效益

按電價0.57元/kWh，工頻24h耗電量為11931.7kW，變頻24h節(jié)約資金7626.74元，節(jié)能36%[3]。實際運行中，中壓變頻器會將變頻調(diào)速頻率控制在43Hz，主扇風(fēng)機節(jié)電率將超過36%。

3.2 技術(shù)效果

(1)中壓變頻器調(diào)節(jié)下，主扇風(fēng)機低頻啟動，減少電流沖擊，使主扇風(fēng)機良好運行，且有效控制其轉(zhuǎn)速，降低維護費用，延長使用壽命。

(2)根據(jù)實際需要，通過變頻調(diào)節(jié)風(fēng)量，不僅保證調(diào)速精準(zhǔn)，還避免扇門或主扇葉片角度調(diào)節(jié),而造成能量浪費。

(3)中壓變頻器會根據(jù)主扇風(fēng)機實際運行需要開啟過壓保護、過熱保護、短路保護以及外圍聯(lián)鎖保護等，使主扇風(fēng)機不受諧波影響，提高主扇風(fēng)機的運行效率。

4 結(jié) 語

隨著煤礦開采與掘進的不斷延伸，通風(fēng)量會逐漸增加，使得主扇風(fēng)機超負(fù)荷作業(yè)，容易造成設(shè)備損壞且能耗大。采用中壓變頻器進行主扇風(fēng)機調(diào)速節(jié)能改造，按照風(fēng)量需求，合理調(diào)速，滿足主扇風(fēng)機運行需求，且避免能源消耗及機械損耗，保證主扇風(fēng)機長期安全、穩(wěn)定、高效運行，對煤礦生產(chǎn)具有積極意義。

[1] 郭 輝,吳衛(wèi)國.高壓變頻器在煤礦主扇風(fēng)機節(jié)能改造中的研究與應(yīng)用[J].煤炭技術(shù),2015,34(5):226-228.

[2] 孫 旻,任吉海,董翠霞，等.變頻技術(shù)在煤礦主扇風(fēng)機節(jié)能改造中的應(yīng)用[J].工礦自動化,2010,36(2):100-102.

[3] 廖日忠,薛寧超.煤礦主扇風(fēng)機變頻節(jié)能改造應(yīng)用研究[J].中國科技縱橫,2014(13):10,24.

2016-08-05)

郭亞存(1979—)，男，礦長，工程師，碩士,034000 山西省沂州市。