应用高压变频器对通风机进行节能改造

李德钖，邓 朵

（乐平矿务局涌山煤矿，江西 乐平333304）

涌山煤矿隶属于江西省煤炭集团公司乐平矿务局，矿井核定生产能力为250kt／a，开采急倾斜煤层群，是一个具有严重煤与瓦斯突出的矿井。矿井通风耗电量较大，是其主要特点。因此，搞好通风机的改造实现节能降耗有重要意义。

该矿目前采用的是中央并列抽出通风方式，矿井通风机运行工况的调整，过去都是通过改变通风机叶片角度的方法来实现的，这种传统调节方法会导致20%～30%的电能被无效浪费。由此，涌山矿采用了空冷型SH－HVF系列Ⅲ型高压交流变频器调速装置对矿井主要通风机进行节能技术改造，取得较好的效果。

1 通风机节能改造途径

1.1 变频调速的原理

根据电工学原理，交流电动机的转速是与电源频率、电机的极对数有关，采用变频调速是通过改变电动机的供电频率和幅值，实现交流电机动的调速。

涌山矿对主要风机进行节能改造，是通过选用空冷型SH－HVF系列Ⅲ型高压交流变频器，并用可编程控制器（PLC）进行闭环控制，实现了按抽风机风量而变速运行。

1.2 变频调速节能

矿井通风机的变频调速是依据风量的变化而变化的。通风机的风量与转速成正比关系，风压与转速的平方成正比关系，而电机的轴功率与转速的立方成正比关系，故在通风条件不发生变化的情况下，及时改变电机的运行速度，可取得较好的节能效果。

2 通风机节能改造应用

涌山矿原主要通风机采用湘潭开关厂生产的GZQD（FⅡ）－JD型启动器控制，电动机额定电压为6kV，额定功率为2×185kW，额定转速为749r／min，额定电流为36 A，通过对矿井抽风机的有关资料、图纸进行分析，结合现场情况，对矿井主要通风机进行了技术改造。

（1）矿井主要通风机的控制系统采用西门子公司生产的S7－300系列PLC来代替原来的继电器控制部分，采集和处理操作指令、显示变频器的运行状态，实现对矿井抽风机的闭环控制。

（2）矿井主要通风机的控制系统中变频调速部分是采用湖北三环发展股份有限公司生产的空冷型SH－HVF系列Ⅲ型高压变频器，来控制抽风机的三相异步电动机，实现抽风机的调速控制。

（3）为了防止人工操作时工频电压从变频器输出反串，进而对程序设置了互锁，对操作开关柜也相互设置了互锁装置。如图1所示，K3、K4变频器工作时合上，K1、K2为闭锁分断位置，工频则相反。

3 通风机节能改造效果

3.1 节能改造参数变化

矿井1号、2号主要通风机变频改造后，主要通风机频率从原来的50Hz降至现在的42Hz，功率从原来的360 kW降至现在的288kW，下降了44kW。当主要通风机在变频调速节能的工况下，1号、2号抽风机变频改造的实际电流、功率、频率、功率因数的实际数据如表1所示。

图1 变频调速系统主回路

表1 矿井抽风机改造前后参数比较

3.2 节能改造电费计算（电价平均取0.621元／kWh）

（1）矿井主要通风机改造前年耗电电费计算：

360 kW×24小时／天×365天×0.621元／kWh＝195.84万元；

（2）矿井主要通风机改造后年耗电电费计算：

288 kW×24小时／天×365天×0.621元／kWh＝156.67万元

（3）节能技术改造结果：涌山矿主要通风机改用变频调速技术后，每年节约电费可达39万元。

4 结语

涌山矿对主要通风机进行高压变频调速技术改造以来，不仅操作方便，维护量小，运行稳定，而且经过在不同工况上调试运行，变速节能、效果显著；同时，变频调速技术改造系统的启动、运行特性平稳，运行性能改善明显，实现了电动机的平滑无级启动，有效地延长了电动机和机组的使用寿命。乐平矿务局北部4个矿井主要通风机正在推广使用高压变频调速改造节能技术，每年节约电费将可达170万元以上。