变频装置在煤矿主通风机中应用及研究

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1、变频装置在煤矿主通风机中应用及研究摘要主通风机作为煤矿重要通风设备，因设计时按生产最大风量选型，致使在实际运行中存在耗能大、效率低的问题。本文对主通风机投入使用高压变频器后，所产生的节能效果、风量调节方式及变频器结构、原理等进行分析，指出了变频装置在煤矿设备中应用的前景。关键词煤矿主通风机；高压变频；应用中图分类号TD4文献标识码A文章编号1674-6708(2013)84-0029-021内容提要郑煤集团金龙煤业公司属于技改矿井，设计年产量为0.45Mt/a,2007年投产，矿井于2007年3月在风井投入2台FBCDZ-N026B防爆轴流式对旋主通风机。由于该矿井处

2、于技改初期，井田内二1煤开采范围较小，井下实际所需风量36m3/s,而主扇风叶调至最小角度时，通风风量为95m3/s,矿井通风富余量为59m3/s,通过近几年耗电量统计，每月电能损失极为严重。根据井下生产需要调整风机风量时，需要人工拆开I级风机及II级风机之间的螺栓，还要将每个风叶的螺栓松动，通过调整风叶角度对风量进行调整，既费时费力，又对设备的安全运行造成隐患，降低设备使用寿命。针对以上问题，金龙煤业公司于2010年1月份别对2台FBCDZ-NO26B主通风机投入使用HIVERT型10kV高压变频器，该装置投用后，可以在风机运行的同时，直接通过人机界面的指示箭头调节

3、频率数值，来调节所需风量的大小，取代了人工拆开风机调节风量的方式；反风时可以直接通过人机界面调整风机运行参数，即可进行反风，取代了人工操作高压开关柜接线方式进行反风的方式，而且节电效果明显，应用效果显著。2系统及工况介绍2.1硬件组成及主回路图该变频系统由自动切换柜、变压器柜和单元柜组成（变压器柜与单元柜合称变频柜），如图1所示。图1图22.2联锁介绍1）变频器与变频器高压电源开关柜联锁，合闸允许：串入高压开关柜接触器（或断路器）合闸回路。只有条件（变频器控制电源上电、变频器无重故障、变频器控制状态为“正常”）都具备了，高压开关柜方可合闸。分闸信号：并入高压开关柜接触

4、器（或断路器）分闸回路。变频投入状态下，变频器发生重故障时，分断高压；2）变频器与切换柜联锁运行信号：串入自动切换柜的柜门电磁锁线圈回路。变频器运行时，柜门电磁锁不能使用；另外将运行信号扩展分别串入切换柜的KM1,KM2的合闸和分闸回路中，使变频器运行时，KM1,KM2无法分合闸；3)切换柜与工频高压电源开关柜联锁KM1,KM2与工频高压电源开关柜互锁：将KM1,KM2的辅助常开点串入QF1的合闸回路中，并且同时将QF1的辅助常开点串入KM1,KM2的合闸回路中。3负载及工况介绍负载为FBCDZ-N026B防爆对旋轴流式通风机，电机功率分别为2X315kW/10kV,

5、转速740r/min,功率因子为0.82。应用情况分析：1)在每台FBCDZ-N026B主通风机的2台315kW电动机上采用高压变频控制技术进行调速控制，接线方式采用工频与变频两种方式，安全可靠，其节能效果如图2所示。图2中曲线(1)为风机在恒定转速nl时的风压一风量(H-Q)特性曲线，曲线(2)为通风管网风阻特性曲线(风门全开)。假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2,风量为Q1,轴功率N1与QI、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH20Q1表示。如果井下生产环节变化，风量需从Q1减至Q2,这时用调节风门的方法调节相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3）

6、,系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。从图中看出，风压反需增加，轴功率与面积BH10Q2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风机转速由nl降到n2,根据风机参数的比例定律，画出在转速n2时风量（Q-H）特性曲线，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3也随着显著减少，用面积CH30Q2表示。节省的功率N二（Hl-H3）XQ2,用面积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果十分明显，每年可节约电费约140万元。2）在每次调节风机风量时，只需主通风机司机调整显示屏上箭头，即可通过调整频率数值来调节风量，取代了

7、人工拆开风机螺栓及风叶螺栓调整风量的操作，也避免了因风叶安装不当或螺栓紧固不到位而可能造成的重大事故，提高了设备运行安全系数及使用寿命，减轻了职工工作量和劳动强度，为矿井通风安全生产提供了可靠保障。4注意事项及故障处理4.1注意事项1）每次运行变频器的前，都要到进行上电前检查，变频器等无异常现象方可投入运行；高压上电瞬间，任何人员严禁正对柜体；高压运行时，非工作人员严禁在变频器室逗留;2）严禁带高压电拉动刀闸手柄，分合任何刀闸，必须高压柜分闸，手车摇出，方可操作；变频器每次启动时，都必须把风机停稳方可运行变频器；3）变频器正常运行时，顶部风机严禁断开