應用高壓變頻器對通風機進行節能改造

李德钖，鄧 朵

（樂平礦務局涌山煤礦，江西 樂平333304）

涌山煤礦隸屬于江西省煤炭集團公司樂平礦務局，礦井核定生產能力為250kt／a，開采急傾斜煤層群，是一個具有嚴重煤與瓦斯突出的礦井。礦井通風耗電量較大，是其主要特點。因此，搞好通風機的改造實現節能降耗有重要意義。

該礦目前采用的是中央并列抽出通風方式，礦井通風機運行工況的調整，過去都是通過改變通風機葉片角度的方法來實現的，這種傳統調節方法會導致20%～30%的電能被無效浪費。由此，涌山礦采用了空冷型SH－HVF系列Ⅲ型高壓交流變頻器調速裝置對礦井主要通風機進行節能技術改造，取得較好的效果。

1 通風機節能改造途徑

1.1 變頻調速的原理

根據電工學原理，交流電動機的轉速是與電源頻率、電機的極對數有關，采用變頻調速是通過改變電動機的供電頻率和幅值，實現交流電機動的調速。

涌山礦對主要風機進行節能改造，是通過選用空冷型SH－HVF系列Ⅲ型高壓交流變頻器，并用可編程控制器（PLC）進行閉環控制，實現了按抽風機風量而變速運行。

1.2 變頻調速節能

礦井通風機的變頻調速是依據風量的變化而變化的。通風機的風量與轉速成正比關系，風壓與轉速的平方成正比關系，而電機的軸功率與轉速的立方成正比關系，故在通風條件不發生變化的情況下，及時改變電機的運行速度，可取得較好的節能效果。

2 通風機節能改造應用

涌山礦原主要通風機采用湘潭開關廠生產的GZQD（FⅡ）－JD型啟動器控制，電動機額定電壓為6kV，額定功率為2×185kW，額定轉速為749r／min，額定電流為36 A，通過對礦井抽風機的有關資料、圖紙進行分析，結合現場情況，對礦井主要通風機進行了技術改造。

（1）礦井主要通風機的控制系統采用西門子公司生產的S7－300系列PLC來代替原來的繼電器控制部分，采集和處理操作指令、顯示變頻器的運行狀態，實現對礦井抽風機的閉環控制。

（2）礦井主要通風機的控制系統中變頻調速部分是采用湖北三環發展股份有限公司生產的空冷型SH－HVF系列Ⅲ型高壓變頻器，來控制抽風機的三相異步電動機，實現抽風機的調速控制。

（3）為了防止人工操作時工頻電壓從變頻器輸出反串，進而對程序設置了互鎖，對操作開關柜也相互設置了互鎖裝置。如圖1所示，K3、K4變頻器工作時合上，K1、K2為閉鎖分斷位置，工頻則相反。

3 通風機節能改造效果

3.1 節能改造參數變化

礦井1號、2號主要通風機變頻改造后，主要通風機頻率從原來的50Hz降至現在的42Hz，功率從原來的360 kW降至現在的288kW，下降了44kW。當主要通風機在變頻調速節能的工況下，1號、2號抽風機變頻改造的實際電流、功率、頻率、功率因數的實際數據如表1所示。

圖1 變頻調速系統主回路

表1 礦井抽風機改造前后參數比較

3.2 節能改造電費計算（電價平均取0.621元／kWh）

（1）礦井主要通風機改造前年耗電電費計算：

360 kW×24小時／天×365天×0.621元／kWh＝195.84萬元；

（2）礦井主要通風機改造后年耗電電費計算：

288 kW×24小時／天×365天×0.621元／kWh＝156.67萬元

（3）節能技術改造結果：涌山礦主要通風機改用變頻調速技術后，每年節約電費可達39萬元。

4 結語

涌山礦對主要通風機進行高壓變頻調速技術改造以來，不僅操作方便，維護量小，運行穩定，而且經過在不同工況上調試運行，變速節能、效果顯著；同時，變頻調速技術改造系統的啟動、運行特性平穩，運行性能改善明顯，實現了電動機的平滑無級啟動，有效地延長了電動機和機組的使用壽命。樂平礦務局北部4個礦井主要通風機正在推廣使用高壓變頻調速改造節能技術，每年節約電費將可達170萬元以上。