地面筒倉局部通風機節(jié)能降噪技術(shù)改造

劉雄飛

（山西晉煤集團沁秀煤業(yè)有限公司岳城煤礦，山西 晉城 048006）

1 概述

岳城煤礦為沁秀公司下屬主力生產(chǎn)礦井，主采3#、15#煤層，年生產(chǎn)能力150 Mt/a。地面有5 個筒倉，每個筒倉高度30 m，筒倉直徑10 m。為有效緩解煤倉瓦斯壓力，杜絕區(qū)域瓦斯積聚事故，特在每個筒倉上方安裝2 個通風機進行風排，由來自該礦6 kV 變電站的二回路對電機分別進行供電。由于風機長期以50 Hz 工頻狀態(tài)運行，雙臺風機輸出功率恒定為14.4 kW，設(shè)備空轉(zhuǎn)造成了很大的能源浪費。通風機啟動加速運行，噪音持續(xù)在85～95 dB 左右，對作業(yè)人員造成很大危害。因此非常有必要對筒倉風機進行升級改造，實現(xiàn)筒倉運轉(zhuǎn)高效低耗的目的。

2 改造方案

建立局部通風機實時狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，隨時掌握筒倉瓦斯?jié)舛葎討B(tài)變化；并根據(jù)瓦斯?jié)舛却笮。ㄟ^PLC 控制系統(tǒng)自動控制局部通風機的轉(zhuǎn)速，既及時排除了瓦斯，又減少了空負荷運轉(zhuǎn)的資源浪費；對低電機轉(zhuǎn)速進行動態(tài)調(diào)整，同時在通風機口安裝降噪格柵，降低局部通風機在運行過程中發(fā)出的高頻噪音。

本次改造所用PLC 控制器為西門子公司S7-200smart 系列，參數(shù)選擇37 kW，60 A，電壓等級AC380 V，變頻器啟動轉(zhuǎn)矩大，能提供0.5 Hz/150%額定轉(zhuǎn)矩輸出。甲烷傳感器選用南京北路的GJ4/100礦用高低濃度甲烷傳感器。礦用通風機選用山西盛佳的2×15 kW/380 V 抽出式通風機。

筒倉局部通風機節(jié)能降噪技術(shù)改造設(shè)備布置如圖1 所示。

圖1 局扇系統(tǒng)設(shè)備布置圖

如圖所示，在筒倉頂部正常風流處安設(shè)甲烷傳感器，對煤倉瓦斯實行動態(tài)監(jiān)測報警。接近開關(guān)主要用于煤倉存煤位置的檢測，當煤位與開關(guān)距離達到動作距離時，無需機械接觸即可使開關(guān)動作，并將動作指令信號傳輸至PLC 變頻控制器。

2.1 變頻控制

當前每臺通風機有2 臺電機，均采用普通防爆開關(guān)人工進行控制。因此給通風機配備PLC 變頻器，對筒倉內(nèi)的瓦斯?jié)舛茸兓M行實時監(jiān)測，并將瓦斯?jié)舛戎缔D(zhuǎn)化為電信號，通過變頻器來調(diào)節(jié)通風機的運行頻率。變頻控制示意圖如圖2 所示。

圖2 變頻控制示意圖

如上圖，每個通風機由2 臺380 V/15 kW 異步電機同時進行供電，故設(shè)計使用1 臺36 kW 的PLC變頻器，通過兩個并行端口與電機分別連接，對2臺電機進行同步變頻控制。

2.2 噪聲控制

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，噪音來源，一是電機的低負荷運轉(zhuǎn)，二是通風機口的高頻振動。采用變頻器進行動態(tài)調(diào)節(jié)后，電機噪音能夠有效控制在設(shè)計要求之內(nèi)。擬采用安裝降噪格柵對通風機口進行降噪。

3 改造效果分析

3.1 節(jié)能效果

改造前后風機功率輸出如表1 所示。

表1 改造前后風機運行參數(shù)統(tǒng)計表

節(jié) 能 計 算 公 式： 實 際 節(jié) 能 率=（P1-P2）/P1×100%，由此得改造前后節(jié)能率如表2 所示。

表2 改造前后風機節(jié)能降耗統(tǒng)計表

由上表可知：

（1）筒倉風機改造前，當瓦斯?jié)舛茸兓翟?.1%～0.3%區(qū)間時，風機工頻以額定功率一半運行，即一直保持在7.2 kW。

（2）當瓦斯?jié)舛戎怠?.3%時，風機工頻以額定功率運行，即功率一直保持在14.4 kW。

（3）改造后風機保持變頻運行，隨著瓦斯?jié)舛鹊纳仙β蕪淖畹?.8 kW 開始變化，直到達到最大功率14.4 kW 運行。

（4）根據(jù)筒倉內(nèi)瓦斯實際濃度值日常絕大多數(shù)時間是維持在0.1%左右，故綜合考慮節(jié)能率能夠達到27%以上。

3.2 降噪效果

改造前后風機周圍噪音分貝值對比如表3 所示。

表3 改造前后風機噪音分貝值統(tǒng)計表

根據(jù)上表可以看出，改造后筒倉周圍噪音分貝值均降至80 dB 以下，明顯小于《煤礦安全規(guī)程》對局部通風機周圍噪音≤85 dB 的要求。

4 結(jié) 語

項目于2018 年5 月—8 月在岳城礦洗煤廠進行了節(jié)能降噪示范研究。研究表明，項目實施后筒倉周圍噪音明顯降低，實測值在10～80 dB 范圍內(nèi)，職工工作環(huán)境有了顯著改善。風機系統(tǒng)通過變頻調(diào)速后，節(jié)能率達到27%以上，電機實際功率15 kW。按1 臺風機每天運轉(zhuǎn)24 h、每年工作182 d、電費1元、5 臺風機計算，則每年可節(jié)省費用8.77 萬元，具有可觀的經(jīng)濟效益。