变频技术及其在矿井主扇中的应用

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1、变频技术及其在矿井主扇中的应用杨红厂（七煤集团向阳煤矿，黑龙江七台河154600）摘要：介绍了变频技术系统的构成、功能、特点和控制原理及其在煤矿主要扇风机通风调节过程中的运行、使用状况，事实证明：变频自动控制节能给矿山带来十分显著的经济效益，预示该技术在其他行业领域电机节能调速运用的广阔前景。关键词：变频技术；自动控制；风量；调节矿井主要扇风机，是煤矿生产中的主要用电设备。经调查，一个矿井的主扇年用电量，约占全矿生产年用电的25%~40%,有的甚至高达50%。就一个年产10万吨左右的南方小型矿井而言，主扇每年至少耗费

2、70万元以上电费。这其中一部分电能是被浪费了的。若能采用变频调节技术，实现矿井主扇自动节能运行，根据安全和牛产需要供风，将不失为一种降低矿山生产成本，提高经济效益，保障设备安全运转的有效途径。1变频系统1・1系统构成（1）电力控制设备。包括变频器、开关屏和联络屏。（2）智能检测设备。包括压力变送器、风流量变送器、PID、PID隔离模块、隔离变压器、直流供电源及信号电缆。（3）自动控制设备。包括触摸屏、PIC可编程控制器和控制软件。1.2系统功能（1）现场信号在线采集。采集矿井的风量、风压等信号，并由PID进行信号处理

3、和计算。（2）控制变频器运行。根据PID设置参数，适时控制变频器运行，变频器根据负荷变化自动调节输出频率，控制电动机的转速。根据PLC编定的程序,控制风机的切换。(3)可视化操作界面。风量、压力的设定值和运行值全数字显示，界面丰富、友好，人机对话方便。(4)操作简单可靠。矿井正常通风或反风，只需分别按下起动或反风按钮即可自动完成。(5)故障信息自动记录。变频器自动记录故障信息与发生的时间、故障内容，并可调出故障维修指南，方便检修。1.3系统的安全保护与可靠性(1)系统设计。在电控设备设计上，采用变频起动为主控、开关屏

4、直接起动为备用的设计思想，每一台风机既可以用变频起动、停机，也可以用开关屏起动、停机，互为备用。同时停止故障风机的运转。当变频系统发生故障吋,PLC会自动(也可用手动)切换至低压开关屏，直接起动风机，保证工作风机不间断的运行。(2)设备先进。变频调速的核心部件一一变频器，选用国外CIMR-F7A4160型变频器，该变频器平均无故障运行吋间达250000h以上，几乎免维护。低压开关屏全部选用国内一流产品，配自耦降压启动和反转切换启动装置。(3)保护功能。①电机保护：电子热动电释保护；②瞬时过电流：额定电流200%吋停止

5、输出；③保险丝熔断保护：电机在保险丝熔断时自动停止;④过负载保护：CT模式为150%,lmin；VT模式为120%,lmin；⑤过电压保护：主冋路直流电压820V以上吋停止输出；⑥欠电压保护：主冋路直流电压380V以下时停止输出；⑦失速防止：加速中/匀速中/减速中，失速防止设定；⑧接地保护：电子冋路保护。1.4反风操作的可靠性变频操作面板、开关屏上均设有反风操作按钮，当需要进行反风吋，只需按下反风按钮即可实现反风，其操作与正常通风操作一样简单可靠。整个反风操作可在5min之内完成。1.5系统控制原理压力变送器将供风压

6、力变为4-20mA的标准根据该矿主扇使用情况，于2003年5月对该矿主扇安装一套变频节能自动控制系统，一套开关手动控制系统。配电间内设GGDI低压开关柜6台，其中2台开关柜装有正反转功能的变频器各一套；另外还装配了一套常规接线的开关柜，运行时通过编程的PLC控制器控制，可以为互相轮换及故障时切换。2经济效益分析(1)不用变频时全速运转，一年的用电量和电费：用电量=320×24×365=2803200kW·h,电费=2803200×0・45=1261440元。(2)采用

7、变频调速后的年用屯量和屯费为：用电量=250×24×365=2190000kW·h电费=2190000×0・45=985500元。(3)节电效果为：节电量=28032130-2190000=613200kW·h,节电费：613200×0.45=275940元，节电率：275940/1261440=22%o(4)早班、中班、晚班用风量不均衡的节电估算：设早班为满负荷用风，用风系数为1;中班、晚班用风量为早班的95%,用风系数为0.95o则电机功

8、率加权系数为：加权系数二(1+0.953+0.953)/3=0.9,节电量二(jo.9)×2190000=219000kW·h,节电费：219000X0.45=375000元。(5)全年节电量和节电费估算：节电量=613200+219000=832200kW·h,节电费=832200×0.45