乐平矿务局节能改造技术推广应用

李长华，李 莉

（乐平矿务局 涌山煤矿，江西 乐平333303）

乐平矿务局在北部矿区的生产井，主要有沿沟煤矿、涌山煤矿、仙槎煤业、东方红煤矿，全部为高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井。针对矿井瓦斯治理和固定设备运行的情况，为降低主要耗电设备的电能，并能更好地高效节能运行，从2007年开始，该局生产矿井对主要通风机、空气压缩机、瓦斯抽放泵的电力拖动控制系统进行了变频调速、节能技术改造，完成了沿沟煤矿、涌山煤矿、仙槎煤业的主要通风机、空气压缩机、瓦斯抽放泵的变频调速、节能技术改造，变频节能运行功率达1911kW，到目前为止设备运行正常，节电效果明显，取得了显著的社会效益和经济效益。

1 立项背景

1）矿井主要通风机是为矿井终身服务而设计安装的，在开采前期通风能力富裕系数都偏大。过去，对矿井主要通风机都是采用调整叶片角度的方法来调整工况点，此方法不仅调整实施困难，而且还难以达到最佳工况点运行，往往会出现“大马拉小车”的现象，造成设备运行效率低、电力浪费大。

2）矿井空压机压缩风的需用量，是因井下风动设备使用量的多少而动态变化的。空压机采用机械式调荷的方法却很难满足井下实际需要，时常出现因供风量不足而影响生产，或供风量过大卸载而浪费电力等情况。

3）矿井瓦斯抽放量是根据井下瓦斯变化、地面瓦斯发电的需求来进行调整的，原来采取的直接拖控系统、人工调节不能安全有效地满足上述要求，时常会出现瓦斯抽出量不足或瓦斯浓度达不到发电要求的情况。

针对以上问题，该局从2006年末就着手考虑对上述设备进行以节能为主的技术改造，要解决上述问题，就必须根据需要采用电机自动调速的方式运行，经反复调研、实践摸索，变频智能化控制是最有效的方法。因此，从2007年开始，该局采取自筹资金和节能返款等方式，生产矿井对上述设备推广使用变频调速、节能改造技术，2009年完成节能技术改造。

2 变频技改

1）沿沟矿、涌山矿主通风机为BD－11系列弯掠组合正交型隔爆对旋轴流式风机，其型号为：BD－11－8 NO23、主电机功率2×185kW、额定电压为6kV，矿主通风机是一用一备工作方式。根据主通风机参数和负载情况，选用了SH－HVF－III系列高压变频器，主要由移相变压器、功率逆变单元、控制器、手动切换柜等四部分组成。

（1）变频器属于单元串联多电平PWM电压源型变频器，采用若干独立的低压功率单元串联的方式来实现高压输出，电网电压经过二次、多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电，功率单元为三相输入，单相输出，交－直－交PWM电压源型逆变器将相邻功率单元的输出端串联起来，形成Y联结结构，实现变压变频的高压直接输出，供给高压电动机。

（2）变频器采用一拖二的方式对2台主通风机控制，使用了以频率为控制对象的开环控制：主要是在变频器柜上操作，即直接在触摸屏上设置输出频率，变频器以该频率为控制目标值对电机进行控制。为充分保证系统的可靠性，保留了原有的工频启动柜。当变频器出现异常时造成风机停机，操作工可以通过手动切换柜手动切换到工频状态下，并能在10分钟内重新开机，从而保证了矿井通风的安全可靠。

2）涌山矿、仙槎煤业、东方红矿使用的是活塞式空气压缩机。型号为L－22／7－X，电机功率为132kW，电压380V。每班运行2～3台为井下风动设备提供动力源。

（1）根据实际负载情况，选用了2台低压变频器采用一拖三方式对空压机进行控制。通过压力变送器测得的管网压力值与在智能控制器上设定的目标压力值相比较来控制变频器调节电机转速，使实际压力始终接近设定压力。

（2）对空压机的油温、油压、气缸温度、风包温度、冷却水流量、水压、排气压力等运行状态及各种保护进行了智能监测和控制，对空压机起到了保护作用，且有故障报警及故障记忆功能。

（3）保留了原有的工频起动柜，在变频器出现异常时，若空压机不能正常运行，可以采用手动切换的方式来切换到工频状态下运行，从而安全、节能、有效地保证了空压机的正常运行。

3）沿沟矿、涌山矿、仙槎煤业的瓦斯抽放泵为水环式真空泵，型号为2BEC50，电机功率185kW，电压660V。都是一用一备的工作方式，选用了2台低压变频器。

沿沟、涌山、仙槎三大矿井全部使用一拖一的控制方式对瓦斯抽放泵进行控制。根据井下瓦斯变化的情况在变频器柜上操作。即直接在触摸屏上设置输出频率，变频器以该频率为控制目标值对电机的转速进行控制，从而达到抽放瓦斯和满足瓦斯发电的需求。

3 结语

通过对矿井主要通风机、空气压缩机、瓦斯抽放泵的变频调速、节能技术改造，实现了6kV高压异步电机变频调速控制与运行；变频器采用一拖三控制方式，节省了投资成本；实现了智能监测，使安全保护装置更完善，动作更灵敏可靠；变频设备改造项目投资采用节能还款的方式，降低了投资风险。

变频调速、节能改造技术的应用效益显著，为国家和企业节约了电能，贯彻了国家的节能环保政策；产生的直接经济效益为：矿井主通风机变频改造3年以来，节电电费185万元；矿井完成空压机变频改造5年以来，节电电费171万元；瓦斯泵变频改造2年以来，节电电费88万元。

变频调速、节能改造技术在乐平矿务局生产矿井得到普遍推广，实现了在主通风机、空压机、瓦斯抽放泵的应用，保证了设备的运行正常，还锻炼了技术队伍，提高了职工素质，并将在矿井的安全生产、节能减排工作中发挥更大的作用。