中压变频器在煤矿主扇风机节能改造中的应用

郭亚存

(山西河曲晋神磁窑沟煤业有限公司)

中压变频器在煤矿主扇风机节能改造中的应用

郭亚存

(山西河曲晋神磁窑沟煤业有限公司)

煤矿主扇风机是耗能设备，为充分发挥风机性能及节能降耗，采用中压变频器进行主扇风机调速节能改造，改造后，解决了原先风机调节的滞后性，确保了煤矿生产安全化、节能化。

中压变频器 风机调节 节能改造

主扇风机是矿井通风系统中的重要部分，是煤矿安全生产中最重要的环节之一。目前煤矿主扇风机运行消耗大，造成严重的能耗浪费，增加了煤矿生产成本。为此，运用中压变频器积极进行煤矿主扇风机调速节能改造，降低能耗，不仅可以保证矿井安全生产和降低生产成本，还能提高煤矿的自动化水平[1-2]。

1 原风机调频控制装置存在的问题

(1)能源浪费严重，生产成本增加。通常情况下，煤矿的服务年限在60 a以上，投产初期到稳定开采一般在5 a左右。由于主扇风机的电机转速是不可调节的，只能对风扇叶片或挡风板的角度进行调节，以此增加风量，使得主扇风机运行功率提高，消耗大量能源，进而增加煤矿生产成本。

(2)主扇风机故障可能性较大。主扇风机通常采用直接启动、降压启动、交流电机软启动方式。直接启动的主扇风机启动运行时间较长，启动电流较大，直接威胁电动机的绝缘性能，多次进行直接启动，很可能会因电动机绝缘性能不佳而烧毁电动机。

(3)主扇风机的安全性差。相对来说，传统的主扇风机没有先进科技支持，自动控制能力较低，基本上不能实现主扇风机的自我检测、自我控制，存在诸多危险隐患。

2 变频装置改造

2.1 变频装置硬件

采用中压变频器进行改造，其分为电流源型、电压源型以及功率单元型。变频器的硬件包含主扇风机、挡风板、叶片、主体的变频驱动等。结合主扇风机应用需要，决定选用ABB ACS800系列中压变频器，该变频器以高速DSP和CPLD芯片作为主控器件。按照主扇风机调速节能改造要求，需要考虑中压变频器运行频率的影响、电压电流工作额定情况等。

2.2 变频器软件

变频器软件主要为控制软件和调速软件。中压变频器软件可以根据主扇风机运行状态，做出适当的变频调速，避免调节风扇叶片或挡风板的角度，很大程度上规避机械磨损，降低检修费用。中压变频调速软件使主扇风机采用电机软启动方式，进而规避直接启动方式所存在的弊端。

2.3 控制回路

中压变频器的控制回路为矢量控制，其性能与直流调速相近。变频器降低电动机的转速，进而降低电动机的输出功率，如此可以使主扇风机运行所产生的风量较多，同时节约能源。中压变频调速系统的应用可以自行减少无功功率，省去无功补偿装置的应用，如此可以节约设备运行费用。在PWM电压型1 140 V级变频器中，主电路部分为三电平电路，可以有效降低输出谐波和电压变化率。中压变频器控制原理见图1。

图1 中压变频器控制原理

3 应用效果

3.1 节电效益

按电价0.57元/kWh，工频24h耗电量为11931.7kW，变频24h节约资金7626.74元，节能36%[3]。实际运行中，中压变频器会将变频调速频率控制在43Hz，主扇风机节电率将超过36%。

3.2 技术效果

(1)中压变频器调节下，主扇风机低频启动，减少电流冲击，使主扇风机良好运行，且有效控制其转速，降低维护费用，延长使用寿命。

(2)根据实际需要，通过变频调节风量，不仅保证调速精准，还避免扇门或主扇叶片角度调节,而造成能量浪费。

(3)中压变频器会根据主扇风机实际运行需要开启过压保护、过热保护、短路保护以及外围联锁保护等，使主扇风机不受谐波影响，提高主扇风机的运行效率。

4 结 语

随着煤矿开采与掘进的不断延伸，通风量会逐渐增加，使得主扇风机超负荷作业，容易造成设备损坏且能耗大。采用中压变频器进行主扇风机调速节能改造，按照风量需求，合理调速，满足主扇风机运行需求，且避免能源消耗及机械损耗，保证主扇风机长期安全、稳定、高效运行，对煤矿生产具有积极意义。

[1] 郭 辉,吴卫国.高压变频器在煤矿主扇风机节能改造中的研究与应用[J].煤炭技术,2015,34(5):226-228.

[2] 孙 旻,任吉海,董翠霞，等.变频技术在煤矿主扇风机节能改造中的应用[J].工矿自动化,2010,36(2):100-102.

[3] 廖日忠,薛宁超.煤矿主扇风机变频节能改造应用研究[J].中国科技纵横,2014(13):10,24.

2016-08-05)

郭亚存(1979—)，男，矿长，工程师，硕士,034000 山西省沂州市。