国产高压变频器在煤矿主扇风机中的应用

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1、国产高压变频器在煤矿主扇风机中的应用作者：华润天能集团沛城煤矿许海滨张立军吴涛摘要：本文主要介绍了国产高压变频器在煤矿主扇风机中的应用情况。通过对高压电机各种调速方式比较，选用功率单元串联多电平型高压变频器对主扇风机进行调速改造。应用情况表明，改造是成功的。关键词：高压变频器 功率单元串联多电平 煤矿主扇风机1引言   我国煤炭工业堪称我国第一能源工业,既是产能大户,又是耗能大户,同时也是节能潜力大户。煤矿用的通风机的耗电量即占生产电耗的15%～25%为此，采用变频调速技术可大幅度地降低电耗，利用变频技术对现有用电设备进行节能改造，是解决我国煤炭工业高消耗、低效益的根本措

2、施。2工况简介   沛城煤矿隶属于天能集团有限责任公司。采用离心式通风机抽风。电机功率为250kw,电压6kv。煤矿开采遵循以风定产的要求，风量随煤的产量的增加而增加。因此为了煤矿生产安全、完成生产任务，所需风量、风压随着开采和掘进的不断延伸，巷道延长，及开采量的增加而增加，风机需用功率也随之增加。风量的调节方式为挡风板调节，无形中浪费了大量的电能。针对这种情况，决定对主扇风机进行节能改造。3我矿主扇风机的调节方案   沛城煤矿主扇风机为两台离心式通风机，一用一备。离心式通风机的一般性能曲线如图1所示：图1 离心式通风机的性能曲线该矿原来的主扇风机采用工频运行，在运行中一

3、般采用调节档板开关量调节通风量，因此通风效率较低，造成能源浪费，增加了生产成本。又由于主扇风机设计的余量特别大，在相当长的时间主扇风机一直处在较轻负载下运行，能源浪费更加突出。当主扇风机采用直接启动时，由于电网容量有限，起动时间长，启动电流大，对电动机的绝缘有着较大的威胁，严重时甚至烧毁电动机。而高压电动机在启动过程中所产生的单轴转矩现象使风机产生较大的机械振动应力，严重影响到电动机、风机及其它机械的使用寿命。综合以上几点，为了矿井的安全生产、降低生产成本和减小对风机电机的冲击，决定采用安邦信公司生产的AMB-HVI-400/06型高压变频器对主扇通风机进行改造。4高压变

4、频器技术的优点a) 变频器采用液晶显示数字界面，调整触摸式面板，可随时显示电压电流、频率、电机转速，可非常直观地显示电机在任何时间的实时状态；b)精确的频率分辨率和高的调速精度，完全可以满足各种生产工艺工况的要求c)高压变频器具有国际通用的外部接口，可以同可编程控制器（PLC）和工控机等各种仪表相连，并可与原设备控制回路相连接，构成部分闭环系统，如与原DCS系统实现数据交换和连锁控制等；d)具有就地和异地操作功能，另可通过互联网实现远程监控功能；e)保护功能齐全：变频器有过压、过流、欠压和变频器故障保护功能，具有电力电子保护和工业电气保护功能，保证变频器和电机在正常运行和

5、故障时的安全可靠；f)电机可实现软启动、软制动，启动电流小，小于电机的额定电流，电机启动时间可连续可调，减少了对电网影响；g)由于采用功率单元串联，可采用技术成熟的低压IGBT组成逆变单元，通过串联单元的个数适应不同的输出电压要求；h)完美的输入输出波形，使其能适应任何场合及电机使用；i)由于多功率单元具有相同的结构及参数，便于将功率单元做成模块化，实现冗余设计，即使在个别单元故障时也可通过单元旁路功能将该单元短路，系统仍能正常或降额运行；j)控制系统采用光缆隔离通讯，避免了干扰系统；k)变频工频之间可实现无涌动飞车切换。5、风机的相似定律（1）表示风机性能的特性曲线有：

6、H-Q曲线：当转速恒定时,风压与风量间的关系特性；P-Q曲线：当转速恒定时,功率与风量间的关系特性；η-Q曲线:当转速恒定时，风机的效率特性。对于同类型的风机，根据风机参数的比例定律，在不同转速时的H-Q曲线如图2所示。图2 风机运行H－Q曲线及风阻特性曲线根据风机相似方程，当风机转速从n变到n′，风量Q、风压H及轴功率P的变化关系：Q′=Q(n′/n) (1)H′=H(n′/n)2  (2)P′=P(n′/n)3 (3)上面的公式说明，风量与转速成正比。风压与转速的二次方成正比，轴功率与转速的三次方成正比。因此，从理论上得出转速降10%的时候，会带来28%的功率下降，转

7、速降50%的时候，会带来87%的功率下降，由于功率的大幅度下降，可获得显著的节电效果，调节阀门和用变频调速两种调节方法的运行工况点也不同，其运行的对比如图3所示。（2）调节转速与采用档板调节流量消耗功率的差值采用改变风机转速和改变管网特性进行风量的调节，在调节相同风量时，其风机的特性曲线(H-Q曲线)变化不同，二种调节方法的运行工况点也不同，其运行的对比如图3所示。图3风机转速调节与挡板调节的特性曲线对比6 变频改造主回路接线方案图4变频器一用一备的现场主回路注意：K3、K4和DL1、DL2要互锁，DL1、DL2本身要互锁，对