樂平礦務(wù)局節(jié)能改造技術(shù)推廣應(yīng)用

李長華，李 莉

（樂平礦務(wù)局 涌山煤礦，江西 樂平333303）

樂平礦務(wù)局在北部礦區(qū)的生產(chǎn)井，主要有沿溝煤礦、涌山煤礦、仙槎煤業(yè)、東方紅煤礦，全部為高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井。針對礦井瓦斯治理和固定設(shè)備運(yùn)行的情況，為降低主要耗電設(shè)備的電能，并能更好地高效節(jié)能運(yùn)行，從2007年開始，該局生產(chǎn)礦井對主要通風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、瓦斯抽放泵的電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了變頻調(diào)速、節(jié)能技術(shù)改造，完成了沿溝煤礦、涌山煤礦、仙槎煤業(yè)的主要通風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、瓦斯抽放泵的變頻調(diào)速、節(jié)能技術(shù)改造，變頻節(jié)能運(yùn)行功率達(dá)1911kW，到目前為止設(shè)備運(yùn)行正常，節(jié)電效果明顯，取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 立項(xiàng)背景

1）礦井主要通風(fēng)機(jī)是為礦井終身服務(wù)而設(shè)計(jì)安裝的，在開采前期通風(fēng)能力富裕系數(shù)都偏大。過去，對礦井主要通風(fēng)機(jī)都是采用調(diào)整葉片角度的方法來調(diào)整工況點(diǎn)，此方法不僅調(diào)整實(shí)施困難，而且還難以達(dá)到最佳工況點(diǎn)運(yùn)行，往往會(huì)出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成設(shè)備運(yùn)行效率低、電力浪費(fèi)大。

2）礦井空壓機(jī)壓縮風(fēng)的需用量，是因井下風(fēng)動(dòng)設(shè)備使用量的多少而動(dòng)態(tài)變化的。空壓機(jī)采用機(jī)械式調(diào)荷的方法卻很難滿足井下實(shí)際需要，時(shí)常出現(xiàn)因供風(fēng)量不足而影響生產(chǎn)，或供風(fēng)量過大卸載而浪費(fèi)電力等情況。

3）礦井瓦斯抽放量是根據(jù)井下瓦斯變化、地面瓦斯發(fā)電的需求來進(jìn)行調(diào)整的，原來采取的直接拖控系統(tǒng)、人工調(diào)節(jié)不能安全有效地滿足上述要求，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)瓦斯抽出量不足或瓦斯?jié)舛冗_(dá)不到發(fā)電要求的情況。

針對以上問題，該局從2006年末就著手考慮對上述設(shè)備進(jìn)行以節(jié)能為主的技術(shù)改造，要解決上述問題，就必須根據(jù)需要采用電機(jī)自動(dòng)調(diào)速的方式運(yùn)行，經(jīng)反復(fù)調(diào)研、實(shí)踐摸索，變頻智能化控制是最有效的方法。因此，從2007年開始，該局采取自籌資金和節(jié)能返款等方式，生產(chǎn)礦井對上述設(shè)備推廣使用變頻調(diào)速、節(jié)能改造技術(shù)，2009年完成節(jié)能技術(shù)改造。

2 變頻技改

1）沿溝礦、涌山礦主通風(fēng)機(jī)為BD－11系列彎掠組合正交型隔爆對旋軸流式風(fēng)機(jī)，其型號(hào)為：BD－11－8 NO23、主電機(jī)功率2×185kW、額定電壓為6kV，礦主通風(fēng)機(jī)是一用一備工作方式。根據(jù)主通風(fēng)機(jī)參數(shù)和負(fù)載情況，選用了SH－HVF－III系列高壓變頻器，主要由移相變壓器、功率逆變單元、控制器、手動(dòng)切換柜等四部分組成。

（1）變頻器屬于單元串聯(lián)多電平PWM電壓源型變頻器，采用若干獨(dú)立的低壓功率單元串聯(lián)的方式來實(shí)現(xiàn)高壓輸出，電網(wǎng)電壓經(jīng)過二次、多重化的隔離變壓器降壓后給功率單元供電，功率單元為三相輸入，單相輸出，交－直－交PWM電壓源型逆變器將相鄰功率單元的輸出端串聯(lián)起來，形成Y聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變壓變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動(dòng)機(jī)。

（2）變頻器采用一拖二的方式對2臺(tái)主通風(fēng)機(jī)控制，使用了以頻率為控制對象的開環(huán)控制：主要是在變頻器柜上操作，即直接在觸摸屏上設(shè)置輸出頻率，變頻器以該頻率為控制目標(biāo)值對電機(jī)進(jìn)行控制。為充分保證系統(tǒng)的可靠性，保留了原有的工頻啟動(dòng)柜。當(dāng)變頻器出現(xiàn)異常時(shí)造成風(fēng)機(jī)停機(jī)，操作工可以通過手動(dòng)切換柜手動(dòng)切換到工頻狀態(tài)下，并能在10分鐘內(nèi)重新開機(jī)，從而保證了礦井通風(fēng)的安全可靠。

2）涌山礦、仙槎煤業(yè)、東方紅礦使用的是活塞式空氣壓縮機(jī)。型號(hào)為L－22／7－X，電機(jī)功率為132kW，電壓380V。每班運(yùn)行2～3臺(tái)為井下風(fēng)動(dòng)設(shè)備提供動(dòng)力源。

（1）根據(jù)實(shí)際負(fù)載情況，選用了2臺(tái)低壓變頻器采用一拖三方式對空壓機(jī)進(jìn)行控制。通過壓力變送器測得的管網(wǎng)壓力值與在智能控制器上設(shè)定的目標(biāo)壓力值相比較來控制變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使實(shí)際壓力始終接近設(shè)定壓力。

（2）對空壓機(jī)的油溫、油壓、氣缸溫度、風(fēng)包溫度、冷卻水流量、水壓、排氣壓力等運(yùn)行狀態(tài)及各種保護(hù)進(jìn)行了智能監(jiān)測和控制，對空壓機(jī)起到了保護(hù)作用，且有故障報(bào)警及故障記憶功能。

（3）保留了原有的工頻起動(dòng)柜，在變頻器出現(xiàn)異常時(shí)，若空壓機(jī)不能正常運(yùn)行，可以采用手動(dòng)切換的方式來切換到工頻狀態(tài)下運(yùn)行，從而安全、節(jié)能、有效地保證了空壓機(jī)的正常運(yùn)行。

3）沿溝礦、涌山礦、仙槎煤業(yè)的瓦斯抽放泵為水環(huán)式真空泵，型號(hào)為2BEC50，電機(jī)功率185kW，電壓660V。都是一用一備的工作方式，選用了2臺(tái)低壓變頻器。

沿溝、涌山、仙槎三大礦井全部使用一拖一的控制方式對瓦斯抽放泵進(jìn)行控制。根據(jù)井下瓦斯變化的情況在變頻器柜上操作。即直接在觸摸屏上設(shè)置輸出頻率，變頻器以該頻率為控制目標(biāo)值對電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，從而達(dá)到抽放瓦斯和滿足瓦斯發(fā)電的需求。

3 結(jié)語

通過對礦井主要通風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、瓦斯抽放泵的變頻調(diào)速、節(jié)能技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了6kV高壓異步電機(jī)變頻調(diào)速控制與運(yùn)行；變頻器采用一拖三控制方式，節(jié)省了投資成本；實(shí)現(xiàn)了智能監(jiān)測，使安全保護(hù)裝置更完善，動(dòng)作更靈敏可靠；變頻設(shè)備改造項(xiàng)目投資采用節(jié)能還款的方式，降低了投資風(fēng)險(xiǎn)。

變頻調(diào)速、節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用效益顯著，為國家和企業(yè)節(jié)約了電能，貫徹了國家的節(jié)能環(huán)保政策；產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益為：礦井主通風(fēng)機(jī)變頻改造3年以來，節(jié)電電費(fèi)185萬元；礦井完成空壓機(jī)變頻改造5年以來，節(jié)電電費(fèi)171萬元；瓦斯泵變頻改造2年以來，節(jié)電電費(fèi)88萬元。

變頻調(diào)速、節(jié)能改造技術(shù)在樂平礦務(wù)局生產(chǎn)礦井得到普遍推廣，實(shí)現(xiàn)了在主通風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、瓦斯抽放泵的應(yīng)用，保證了設(shè)備的運(yùn)行正常，還鍛煉了技術(shù)隊(duì)伍，提高了職工素質(zhì)，并將在礦井的安全生產(chǎn)、節(jié)能減排工作中發(fā)揮更大的作用。