提升系統風機閉環通風系統改造淺析

摘要：提升機作為礦山生產運輸的重要環節，其生產運行的好壞直接影響礦山的生產和發展。

關鍵詞：特種設備；提升機；通風

三山島金礦是國家黃金工業“七五”期間重點建設項目，隸屬于山東黃金集團，是中國100家最大有色金屬礦采選業企業之一，是目前全國機械化程度和整體裝備水平最高的現代化金礦。擁有固定資產10多億元，具有每日8000噸的生產能力，年產黃金210000兩，年利稅9.8億元。生產工藝技術先進，生產裝備優良，尤其是對節能技術的推廣與使用不予余力。提升機作為礦山發展的重要組成部分，其運行狀態的好壞直接影響著礦山發展。

一、情況簡介

三山島金礦的副井提升機主電機是采用強迫式通風，其通風機為18.5KW離心軸流風機，與主電機為一體化結構，只要是提升機運行及準備運行狀態主電機通風系統就以全速運轉，造成了提升機操作室4樓噪音大、空氣流動性差，散熱情況不好等缺點，此次改造我們將副井主電機的通風系統采用比較先進的模擬量控制ABB變頻器根據繞組溫度來控制風機的轉速，用最節能方式達到最佳的散熱效果，在降耗的同時改善了工作環境。

二、計算分析

當風機的轉速從 n l 變為 n 2 時， Q 、 H 、 P 大致變化關系為：

Q 2 =Q 1 （n 2 /n 1 ）

H 2 =H 1 （n 2 /n 1 ） 2

P 2 =P 1 （n 2 /n 1 ） 3

Q -風量 H -風壓 P- 風機功率

由上式可知風機流量與轉速的一次方成正比，壓力與轉速的二次方成正比，而軸功率與轉速的三次方成正比。因而，理想情況下有如下關系：

由上表可見：當需求流量下降時，調節轉速可以節約大量能源。例如：當流量需求減少一半時，如通過變頻調速，則理論上講，僅需額定功率的 12.5% ，即可節約 87.5 %的能源。如采用傳統的擋板方式調節風量，雖然也可相應降低能源消耗，但節約效果與變頻相比，則有天壤之別。

三、主要技術特點

保留原有電氣控制柜，更換控制室操作控制柜，使用網絡操作臺，增加觸摸控制屏，增加工業以太網交換機。變頻系統控制程序應集成在副井的閘瓦檢測觸摸屏中，風機的開停功能，溫度實時顯示、頻率顯示也通過以太網進入觸摸屏.與電機主電樞溫度成正比列控制，控制柜應具有自動、手動啟動功能；

變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調的交流電源。

現在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。

變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成的。

交-直部分

整流電路：由VD1-VD6六個整流二極管組成不可控全波整流橋。對于380V的額定電源，一般二極管反向耐壓值應選1200V，二極管的正向電流為電機額定電流的1.414-2倍。

從流體力學原理得知，風機風量與電機轉速功率相關：風機的風量與風機（電機）的轉速成正比，風機的風壓與風機（電機）的轉速的平方成正比，風機的軸功率等于風量與風壓的乘積，故風機的軸功率與風機（電機）的轉速的二次方成正比（即風機的軸功率與供電頻率的二次方成正比）：

根據上述原理可知改變風機的轉速就可改變風機的功率。

例如：將供電頻率由50Hz降為45Hz，

則P45/P50=453/503=0.729，

即P45=0.729P50將供電頻率由50 Hz降為40Hz，

則P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512P50

因為電機的功率消耗是頻率的三次方關系，而風量的變化是頻率的一次方關系，也就是說，當把電機的頻率降到90%即45Hz時，風機風量是原來的90%，但電機的功率消耗是90%*90%*90%=72.9%，節能27.1%；把電機的頻率降到80%即40Hz時，風機風量是原來的80%，但電機的功率消耗是80%*80%*80%=51.2%，節能48.8%。

四、經濟效益分析

三山島金礦提升系統并聯12脈動改造工程項目實施完畢后，設備運行正常，取得經濟效益與社會效益雙贏。

（一）現有風機一臺，配用 18.5KW 風機。風量在80 % -30 %之間變化，設電機全速供風量為 Qn 空載損耗為0.1（Y 0 ≈cosnt） 每天總供風量為 60%Qn ，則全速 P p =（18.5-18.5×0.1）kw=16.65kw

A 、變頻時：P m2 =（1.85+（60%） 3 ）×16.65kw=5.45kw

節約的功率： P j =（16.65-5.45）kw=11.2kw

B 、如果電費按 0.76 元/kwh 計算，每年節約的電費：

11.2kw×24h×365×0.76元/kwh=7.45萬元

五、結束語

地下礦山開采正向大型機械化設備方向發展，而提升機作為井下生產運輸的重要組成部分最大限度地減少故障，杜絕事故，提高設備完好率、利用率，降低使用成本是礦山發展的重要工作。