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          技術頻道

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          煤礦通風機應用高壓變頻調速的研究實踐

          時間:2021-10-25 13:07:53來源:兗礦集團設計研究院 李劍峰

          導語:?國內的煤礦對礦井主通風機選型一貫為高富裕能力,電動機長期大馬拉小車。濟寧市范圍內的一些煤炭企業開展煤礦主通風機應用高壓變頻調速技術的研究,針對運行中出現的問題提出技術措施,有效地保障高壓變頻調速技術在煤礦主通風機的安全運行。

            1 引言

            近幾年來,位于山東省濟寧市范圍內的一些煤炭企業開展了煤礦主通風機應用高壓變頻調速技術的研究,針對運行中出現的問題從多個方面提出技術措施并進行實施,有效地保障了高壓變頻調速技術在煤礦主通風機的安全運行。

            2 煤礦主通風機節能措施的研究

            目前,國內煤炭企業通常采用調節管網阻力法、調節轉速法、調節進口導流氣葉片法、調節葉輪葉片法等多種形式。根據主通風機的軸功率特性曲線顯示,主通風機轉速改變時軸功率與轉速的三次方成正比變化,調節風速是主通風機節能改造效果最明顯的技術途徑。位于濟寧市鄒城市的山東宏河礦業集團有限公司對礦用主通風機的節能措施進行了研究總結。

            2.1礦用主通風機調節方法的技術特點

           、僬{速型液力偶合器調節。放棄已老化的電動機控制系統,利用液力偶合器結構特點實現電動機空載啟動,提高啟動能力,減少對電網的沖擊;傳動介質為油液,可以隔離扭振,減緩沖擊;結構簡單可靠,控制方便;除軸承外無機械磨損,效率高,節能效果顯著。

           、谧冾l調速器調速。利用變頻調速器可以平穩地使主通風機風量由大供風量下降到礦井所需要的風量,主通風機的電動機輸出功率大幅度降低,達到節電的目的。主通風機調節幅度越大節電效果越明顯,反之亦然。

           、劭煽毓璐壵{節電動機轉速。轉子電路串接附加電阻調速是低效率的能耗調速方法。轉子回路代替附加電阻接入1套電器裝置調速具有顯著節能的特點。電控系統采用PLC取代模擬控制和有觸點電器的傳統方案,只是控制轉子的轉差功率,提高系統可靠性,設備投資少。雙閉環調節技術做到平滑無極調速及較硬的機械特性,是煤礦主通風機調速優選方案。

           、苤绷鳈C組調速。調速范圍廣、性能好、效率高、穩定可靠。但是,常見通風系統采用的交流電動機需要改換成直流電動機,設備投資及電動機維護量大,不代表電氣傳動的發展方向,在礦用主通風機節能改造中應用較少。

            2.2礦用主通風機調速節電的注意事項

            主通風機的轉速變化不宜過大,一般為70%~100%,最低轉速不小于額定轉速50%,因為轉速低于40%~50%時主通風機本身效率明顯下降,也是不經濟的;調速范圍確定時注意機組的機械臨界轉速,否則調速至諧振頻率時可能損壞機組;選擇調速裝置的特性盡可能與主通風機的負載特性一致,否則效果不理想;選擇轉速方案時進行技術、經濟分析比較,一般要綜合考慮滿足使用要求、風量變化類型、風機容量大小、調速裝置技術復雜程度、調速裝置可靠性及維修難易程度、對電網影響情況、節省電能消耗效益、必須進行專業培訓。

            3 煤礦主通風機變頻調速的節能分析

            變頻節能分析是調動用戶實施煤礦通風機變頻技術改造的最直接動力,中國礦業大學和位于濟寧市鄒城市的兗州礦業(集團)有限責任公司就不同情況的主通風機變頻節能技術的機理開展研究,對變頻節能的效果進行分析。

            3.1基本理論

           、偻L機運行工況點及其調節。通風機的運行工況點M(QM,PM)是通風機特性曲線與通風管網阻力曲線的交點,過M點作垂線與效率曲線相交,獲得相應的工況點效率ηM。在礦井通風中對通風機的工況調整有兩種情況:一種是因為通風需求(QM,PM)的變化而進行的被動式調整,例如氣量需求變化時的調節,方法有變頻調節、動葉調節和節流調節等;另外一種是對節能效果(ηM)不滿意而進行的主動性調整,也即提高通風機的運行效率,其實現比較復雜,需要結合多種技術手段才能實現。他們所進行的變頻節能屬于后者。

           、谕L機通用性能曲線。在表示可變轉速通風機運行曲線時,需要繪制出不同轉速時的性能曲線,并且將等效率曲線也繪制在同一張圖上。這種曲線稱為通用性能曲線。在軸流式通風機變轉速通用性能曲線中,如果n1、n2、n3、n4為變轉速性能曲線,η1、η2、η3、η4為等效率曲線,R1、R2、R3、R4為變管網阻力曲線。在特定的管網阻力條件下,不同的轉速對應不同的運行工況點。以管網阻力曲線R2為例,風機轉速n1、n2、n3、n4分別對應工況點E、C、F、M。由于通風機變轉速通用性能曲線中存在著等效率曲線與管網阻力曲線重合的變轉速范圍,轉速改變范圍為n2~n4,效率維持不變;轉速下降到n2以下時,等效率曲線與管網阻力曲線分離,效率發生較大變化,工況不再相似。變頻調節可以利用通風機變轉速通用性能曲線的這個性質進行流量調節,達到節流調節不可能達到的高效率。

           、劭蓜尤~片調節。即動葉安裝角可隨不同工況而改變,通風機在低負荷時效率大為提高。葉片安裝角增大時通風機的流量增大,反之減小。同時,通風機的效率也會有顯著的變化,但在較大流量范圍內可以保持較高效率。在流量調節時,由于避免了閥門調節的節流損失,所以這種調節方法經濟性也很高。

           、茏冾l節能調節。變頻節能調節有2種:第一種是在通風機的流量需要改變時直接改變通風機的轉速,也就是改變通風機的通用性能曲線;第二種是在保持流量不變的情況下,利用變頻設備和軸流式通風機可動葉片調節兩種手段進行流量的互補調整,使通風機達到滿意的效率,實現節能增效。礦井主通風機在1個特定工況往往要工作較長時間才需要做出流量調整,用戶更關心的是在當前工況如何讓通風機工作在高效率區,因此第二種變頻節能對用戶顯得尤為重要。

            3.2變頻節能調節的機理

           、僭黾有实淖兘嵌日{整。在軸流式通風機的通用性能曲線中,當實際運行工況位于某一點A附近,效率僅為50%左右,明顯偏低。能否提高工況點效率關鍵在于葉片安裝角是否具備上調空間。工況點上調導致QM,PM相應改變,因此調角度只是節能調節的準備。如果A點的葉片安裝角度為-5°,具備上調的空間。若增大葉片角度至5°,運行工況點就會移動到B點。這時通風機運行在高效區,ηB>ηA,但是也使新工況偏離所需的氣量,達到QB,QB>QA。因此,單純的葉片角度調整并不能滿足節能和供氣量為此不變的需求。這時候就需要利用變頻技術,將供氣量由QB下調回QA,并維持ηB高效率工作,使通風機運行在高效率下保持原來的流量。

           、跐M足通風需求的變頻調整。在這臺軸流式通風機的變轉速(等同于變頻)通用性能曲線中,在坐標比例嚴格一致的前提下,現在工況點A、B的Q、P與增加效率的變角度調整時A、B的Q、P是完全對應的。B點對應的轉速為n2,這樣就可以通過變頻器調節通風機的轉速,將其降低到n1,使通風機的工況點再從B回到A。

            綜上所述,變頻節能對機理可以歸結為:通過調動葉片角度以提高效率;通過變頻調速實現高效率的供風需求。葉片角度的改變程度越大,變頻率也越大,節能的效果越明顯。他們在煤礦主通風機變頻節能的實踐中還發現,變頻的實測節能效果比通過性能曲線理論預測還要高出3%~5%。這是由于轉速降低改善了通風機的內流狀態,各種損失都會有所減少,進一步達到節能的效果。

            3.3體會

            煤礦主通風機變頻技術是一種先進的調速控制方式,應當重點推廣。一方面,它可以大幅度提高設備的運行效率,節能效果非常顯著;另一方面,也可以配合設備的在線監測監控技術實現低負荷啟停,減少重載驟停對設備的損害,減少設備的維護費用,延長設備的使用壽命。變頻節能結合變頻和動葉調節2種手段實現,葉片角度的改變程度越大,變頻率也越大,節能的效果越明顯。

            4 煤礦風井主通風機“一拖二”變頻器的應用

            長期以來,煤礦由于受復雜的生產條件和環境影響,在礦用設備選型上都采用富裕系數比較大的規格型號,電動機全速運行,大馬拉小車現象非常普遍,耗能十分嚴重。通風機作為礦井主要通風設備,常遠大于煤礦正常生產所需的運行功率,且所需風量是一個不斷加大的過程,主通風機運行的相當長時間內均背離最佳工況點,運行效率偏低,電能浪費較為嚴重;另外,礦井需要風量在某些階段也需根據生產實際情況進行相應的調節。為此,位于濟寧市鄒城市的兗州礦業(集團)公司北宿煤礦開展了煤礦風井主通風機“一拖二”變頻調速技術應用的研究。

            4.1北宿煤礦西風井主通風機運行工況

            主通風機型號BDK60-8-№26型,風量4965m3/min,負壓1841Pa,電壓6300V,電流46A;計算有功功率P=1.732UIcosΨ=1.732×6300×46×0.85=426.64kW。根據主通風機的性能曲線和現行風量需求,主通風機運行在小風葉+3°性能曲線上,其性能曲線所需軸功率≤250kW。根據礦井的礦用通風機檢測報告,主通風機運行工況在4~5點,技術測定表明其所需軸功率約315.20kW,而計算的實際運行有功功率為426.64kW,每年多耗電能(426.64-315.20)×24×365=97.62萬kWh。

            4.2高壓變頻器和液力耦合器調速運行比較

           、僮冾l調速與液力偶合器調速的原理比較。電動機采用變頻調速后,電動機轉軸與負載直接相連,但電動機不再由電網直接供電,而是由變頻器供電,變頻器通過改變電動機的供電頻率改變電動機轉速,可以實現相當寬頻率范圍內無級調速,而且在全范圍內具有優異的效率和功率因數特性。采用液力偶合器調速時,電動機轉軸連接到液力偶合器,而負載連接到液力偶合器,電動機仍由電網供電。

           、谧冾l調速與液力偶合器調速的節能比較。在典型的液力偶合器和高高變頻器的效率 一轉速曲線中,隨著輸出轉速的降低,液力偶合器的效率基本上正比降低(額定轉速時效率0.95,75%轉速時效率約0.72,20%轉速時效率約0.19),而變頻器在輸出轉速下降時效率仍然較高(額定轉速時效率是0.975,75%以上轉速時效率大于0.95,20%以上轉速時效率大于0.90)。從曲線數據看,輸出轉速降低時液力偶合器的效率比變頻調速的效率下降快得多,變頻調速的低速特性比液力偶合器好。變頻調速通過電力電子整流和脈寬調制逆變技術改變電動機電樞的電壓和頻率,除本身控制所需很少能量消耗保持不變外,電力電子器件的損耗基本上與輸出功率成正比,變頻調速可以在全轉速范圍內保持較高效率運行;液力偶合器依靠泵和渦輪傳遞能量,低速輸出時泵和渦輪的效率均下降,綜合效率隨轉速下降而下降。

           、圩冾l調速與液力偶合器調速的其它性能比較。a.功率因數。變頻調速可以在很寬的轉速范圍內保持高功率因數運行,如20%以上轉速功率因數大于0.95;液力偶合器低速運行功率因數低于電動機額定功率因數,在70%以下轉速時功率因數低于0.70。采用液力偶合器要提高功率因數則需另加功率因數補償裝置。b.啟動性能。采用變頻調速時,如電動機保持額定轉矩啟動,電網輸入啟動電流小于電動機額定電流10%,主通風機啟動電流更小,而且啟動全過程可控,啟動點和爬坡時間可設置;液力偶合器不能直接改善啟動性能,啟動電流達到額定電流5~7倍,即使繞線型轉子采取轉子串電阻方法改善啟動性能,但啟動電流仍是額定電流2倍以上,是變頻啟動20倍以上。而且,直接啟動造成電網電壓短時下降,干擾其它設備運行。c.運行可靠性、運行維護。液力偶合器機械結構和管道系統復雜,要長期可靠運行則維護工作量增大,出現故障無法直接定速運行,必須停機檢修。雖然高壓變頻裝置電子線路比較復雜,但目前技術已趨成熟,尤其是單元串聯多電平方式的高壓變頻裝置具有單元自動切換和冗余運行特性,在單元故障時可不停機連續運行,可靠性得以保證,而且檢修維護相當容易,只需定期更換進風過濾網即可。d.調節及控制特性。液力偶合器依靠調節工作腔油量改變輸出轉矩,響應速度跟不上控制需要;變頻調速的頻率改變速度相當快,完全可以以系統允許的最高速度進行調節。液力偶合器的速度調節精度低;變頻調速屬于數字式控制,穩頻精度達到0.1%,可以實現精確控制。e.其它。液力偶合器調節需要改動主通風機的機械部分,占地面積大、改造時間長和過程復雜、以后的維修量較大,不利于主通風機長期安全運行。變頻調速通過改變電源頻率來實現電動機的無級變速,使主通風機達到轉速的無級調節。主通風機運行在最佳特性曲線上,極大提高運行效率,大幅度節約電能。

            4.3北宿煤礦西風井主通風機變頻改造

            主通風機的機械特性具有二次方律特征,即轉矩與轉速二次方成正比例變化。在低速時由于流體的流速低,所以負載的轉矩很小;隨著電動機轉速增加和流速加快,負載的轉矩和功率也越來越大。從計算結果可看出,當被控制對象所需風量減少時,采用變頻器降低主通風機的轉速會使電動機的功耗大為降低。

            他們根據礦井巷道通風系統布局和生產情況,通過理論分析計算及變頻器選型要求,交流變頻調速裝置選擇配套西門子PH-6-6-800無諧波高壓變頻器,功率800kW,輸出電壓6600V AC,輸出電流92A,頻率范圍0~50Hz。具體方案是將主通風機葉片換為大風葉,原有電動機保持不變,原有電動機高壓控制柜保留作為備用,變頻器前端采用干式隔離整流變壓器,1臺變頻器帶動1臺對旋式通風機的2臺電動機。整套變頻器由變壓器柜、輸入輸出柜、控制柜和單元柜4個部分組成,每套變頻器需要增設1臺高壓開關柜進行控制。

            4.4主通風機變頻改造效果

            運行實踐表明,這個變頻改造方案適合北宿煤礦西風井主通風機的運行狀況,安裝方便,節能效果明顯;所選的變頻器性能可靠、技術領先,能夠實現主通風機的軟啟動,避免啟動電流對電網的沖擊,提高功率因數,不增加電網的諧波污染,消除可控硅設備的一大缺陷;主通風機的通風量不再由調整葉輪角度或更換葉輪進行,調節范圍0~100%連續可調,可以根據生產需要隨意調節風量,減少浪費;主通風機處于適應的負荷狀態運行,減少能耗;主通風機在較低速度下運行,極大降低主通風機工作的機械強度和電氣沖擊,大大延長使用壽命;電動機和主通風機的運轉速度下降,潤滑條件改善,傳動裝置故障率下降;系統完善的監控性能和高可靠性提高工作效率,減少檢修和維護工作量;有效降低電動機和主通風機運行的噪聲;安裝、調試簡便,不破壞原有的配電設施與環境,不影響礦井通風。

            5 煤礦地面主通風機變頻自動化改造

            位于濟寧市任城區的山東華邦集團濟寧何崗煤礦初期主通風機單機運行能滿足通風要求,但運行方式性能曲線運行在非高效區域范圍內,影響主通風機效率與工況。而且,隨著礦井延伸,通風量需求增大,需要雙機運行。一旦啟動,主通風機始終全速運行,風量又偏大,運行功耗多,能耗呈增高趨勢,運行很不經濟。因此,他們決定對2臺主通風機進行變頻改造。在原控制柜旁并聯變頻控制柜,采用變頻器驅動主通風機,實現工頻、變頻雙回路控制,形成“一用一備”、“一拖二”的方式驅動主通風機,具備工頻、變頻切換功能,既節約電能又起到保護主通風機設備和電網的作用。

            5.1何崗煤礦主通風機變頻自動化改造

            何崗煤礦主通風機為BDK-10-№22型;風量范圍1500~5520m3/min;風壓范圍1030~2970Pa;轉速594r/min;電動機型號YBF-355S4-10,110kW×2;風機安裝角度I級35°、II級30°;額定電壓380V;額定電流235A。

            主通風機變頻自動化控制系統共采用2臺變頻器,每臺變頻器驅動1臺主通風機,取消風門控制箱,采用變頻控制柜的可編程控制器直接控制,并滿足全部要求。變頻柜配備250kW變頻器,可同時驅動1臺主通風機的2臺110kW電動機;原有主通風機自耦降壓啟動柜保留并作為變頻柜后備設備,新裝變頻柜與原柜并聯安裝、相互閉鎖;其中1臺變頻柜發生故障時可自動切換到工頻運行也可自動啟動另一臺變頻柜,從而啟動另一臺主通風機同時對風門實現相應自動轉換,2種故障處理的方式可用1個選擇開關選定也可在集控室選擇和操作;遠程通訊控制和監視接口能與DCS集控系統聯網實現遠程控制與監視功能,在監控微機上可啟動2臺主通風機中的任意1臺電動機,且任意1臺電動機的運行狀況可在微機上直接監視;變頻柜設置手動和自動調節風量2種控制方式,在自動調節風量狀態下能按給定風量自動調整變頻器輸出頻率,形成風量—頻率閉環控制;變頻柜內安裝防雷及過電壓保護裝置;具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護及聲光報警功能,并具有電源指示、運行指示、頻率顯示等功能,所有故障現象及各種參數均可在現場和集控室顯示或報警;可實現遠程反風操作,在監控主機操作時必須輸入操作員密碼方可進行相關操作,反風方式可采用本機或啟動另一臺主通風機進行;風門控制裝置安裝在主通風機變頻柜內,使用主電源和控制電源備自投電路,即2路電源只要有1路有電就能保證風門控制裝置正常工作,控制電源取自2個總進線柜,向主控PLC提供電源,從而實現遠程分合兩進線斷路器和聯絡開關的功能。

            5.2主通風機變頻改造總體效果

            何崗煤礦主通風機變頻自動化改造后,實現變頻與原工頻控制相互閉鎖,變頻控制全過程采用PLC控制,主通風機有就地、微機、自動3種控制方式,正常情況下采用自動啟動運行方式,變頻器出現故障可自動切換到另一臺主通風機運行;主通風機實現柔性啟動,通風量無級調速,調速范圍大、隨機性強,可從0~50Hz對系統電網進行調整,減輕機械沖擊,減少電動機疲勞磨損,降低電動機運行噪聲與溫度,有效延長電動機的使用壽命;各種保護更加齊全可靠,實現遠程監控;通風機運行電流減少81A,節電率達到37%,每年可以節約電費14.8萬元,節電效果非常明顯,僅節約電費2a內即可收回改造成本;何崗煤礦對主通風機變頻自動化改造運行以來,通風機始終保持“安全、可靠、經濟”的運行狀況,體現高效益、低成本、經濟實用的升級技術改造原則,比較適于煤礦主通風機的自動化運行。

            6 變頻技術在離心式通風機上的應用

            礦井提升機主電動機的冷卻至關重要。如果主電動機冷卻系統設計不當,將會對提升機主電動機造成非常大的危害。傳統的風量調節大都采用風門調節的方式,這種方式在實際使用中存在不足,給提升機的運行帶來了安全隱患,同時也與提升機的全數字控制系統越來越不適應。位于濟寧市鄒城市的兗州礦業(集團)公司鮑店煤礦通過把變頻器的外部頻率給定端子與電控系統可編程自動化控制器的模擬量輸出端子連接,實現離心式冷卻風機的風量隨著礦井提升機主電動機定子溫度的變化而自動調節,大幅度提高通風機的效率。

            6.1問題的提出

            鮑店煤礦副井的2部提升機曾經引進西門子技術進行電控系統改造,其主控系統為西門子S7-400系統,驅動系統采用晶閘管整流,運行以來取得了非常好的效果。其主電動機的冷卻采用的是離心式通風機,利用調節風門開度大小來調節冷卻風量大小,但是經過一段時間運行發現其存在以下的缺點:啟動電流大,主通風機啟動時如果風門的開度在15%以上則通風機相當于帶載啟動,啟動電流在600A(電壓380V)以上時對電動機會產生較大的沖擊,曾經出現過開啟主通風機時忘記關閉調節風門,導致啟動電流過大、電動機燒毀事故的發生,主通風機位于提升機房的底層,調節起來不是很方便;通風機效率非常低,通風機負載轉矩與轉速2次方成正比、軸功率與轉速3次方成正比,風門控制風量系統的通風機轉速不變,電效率非常低,根據通風機實際運行情況來看,60%~70%電能都消耗在調節風門及管網壓降上,造成電能資源的浪費;風量不能自動調節,根據季節的不同,主電動機需要的冷卻風量不同,如果一直把風門開得很大,其噪音很大,對提升機司機的健康不利,因此需要根據溫度的變化,由人工來調節風門的開度,不能實現自動化調節。

            6.2方案選擇

            現在變頻技術已經非常成熟,從開始的V/F控制到矢量控制,一直到現在的直接轉矩控制。變頻器產品己經系列化,性能非?煽,在許多領域得到廣泛的應用。他們經過論證,決定去掉調節風門,由變頻器驅動主通風機電動機,通過調節電動機的轉速來調節冷卻風量。并將通風機變頻器的控制信號引入提升機的控制系統中,實現通風機狀態的實時監控以及風量的自動調節。結合提升系統的實際情況,選用西門子MicroMaster440變頻器,其控制方式為矢量控制,性能可靠穩定。

            6.3系統的功能

           、亠L機的啟動不再是全壓啟動,而是在變頻器中設定電動機啟動曲線,電動機將按照設定曲線啟動,啟動電流由600A以上降到200A以下,大幅度減少啟動電流對電動機的沖擊。

           、谧冾l器正常時的啟動順序。變頻器正常時,斷開刀閘開關,閉合空氣開關合上手動開關,變頻器上電。絞車根據司機的命令發出“變頻器啟動”命令,繼電器吸合,變頻器開始啟動。啟動完畢后,變頻器“啟動完畢”反饋信號接點閉合,風機正常啟動完畢。在PLC程序中,對反饋命令設置6s延時,即如果PLC發出“變頻器啟動”命令6s以后,未得到變頻器“啟動完畢”反饋信號,則會發通出風機故障的信號,并閉鎖絞車,這時有可能是繼電器故障或變頻器產生故障。

           、圩冾l器發生故障情況下的通風機啟動。當變頻器發生故障不能正常運行時,通風機的控制方式恢復到原來方式,啟動順序如下:首先要把風門的開度調節到15%以下,合刀閘開關,然后合帶有過流保護功能的空氣開關,最后合普通開關,這時電動機全壓啟動。普通開關的設置就是為了在變頻器損壞時,能夠使通風機正常啟動。同時刀閘Q2所帶的輔助點信號輸入PLC,PLC檢測到這個信號,就會屏蔽檢測變頻器“啟動完畢”信號,僅僅檢測接觸器的輔助接點。

           、茴l率的自動調節。廠家在主電動機的定子和轉子中預埋了N00測溫電阻。利用S7400PLC的模擬量輸入模塊,可以很容易檢測到電動機實際溫度,利用變頻器的外部頻率跟定功能,就可以實現頻率隨檢測到的電動機實際溫度自動調節,實現方法如下:把PLC中1個模擬量輸出接點與變頻器的外部頻率給定接點連接,并把變頻器的頻率給定信號設置為4流信號,同時把連接的PLC模擬量輸出接點輸出信號也設置為4~20mA信號。根據鮑店煤礦主電動機的絕緣為B級絕緣在PLC程序中設置當溫度高于100℃時,PLC模擬量輸出接點輸出18mA信號,即通風機以88%的速度運行;當主電機溫度低于20℃時,PLC模擬量輸出接點輸出6mA信號,即通風機以12%速度運行,在20~100℃通風機電動機速度(以%表示)分成5個段。速度沒有設置成隨主電機溫度成比例的變化,主要原因是主電動機溫度隨時在變化,如果不分段,則通風機電動機的轉速時刻在變化,對電動機的安全運行不利,所以把通風機運行速度按照溫度范圍分成幾段。

           、荼Wo功能。①通風機的狀態監控。首先接觸器的吸合狀態要傳入到PLC,同時變頻器的啟動反饋信號也要傳入到PLC,這2個信號正常,系統才認為通風系統正常。在變頻器損壞的情況下,系統就只是檢測R的狀態。絞車如果在提升過程中檢測到風機故障,在溫度不超過115℃時,允許本次提升完成,然后閉鎖絞車直到故障處理完畢。②提升機主電動機溫度保護設置。當主電動機溫度超過115℃時,控制系統就會產生電氣制動,防止提升機主電動機超溫產生其它的事故。

            6.4運行效果

            從投入運行以來,效果十分明顯,主要有以下特點:徹底解決通風機啟動電流大的問題,解除啟動電流對電動機的沖擊;增強系統的安全性,有效控制提升機主電動機溫度的變化;基本是免維護運行,降低工人的勞動強度;降低主通風機運行時產生的噪音,減少噪音對工人的危害。

            改造以后,由于在變頻器中設定了電動機啟動曲線,離心式風機的電動機不再是全壓啟動,啟動電流由600A以上降低到200A以下,大幅度地減少啟動電流對電動機的沖擊。如果可編程自動化控制器發出“變頻器啟動”命令6s以后,未得到變頻器“啟動完畢”反饋信號,則會發出離心式冷卻風機故障的信號,并且閉鎖提升機;當變頻器發生故障不能夠正常工作的時候,離心式冷卻風機的控制方式恢復為原先的方式。在主電動機的定子和轉子中預埋了Ni100測溫電阻,利用S7-400PLC的模擬量輸入模塊可以很容易檢測到電動機的實際溫度,利用變頻器的外部頻率跟定功能就可以實現頻率隨檢測到的電動機實際溫度自動調節。

            7 結束語

            通常情況下,煤礦每采1t煤炭就要向井下輸送4~6t新鮮空氣,礦井主通風機的電耗約占煤礦電耗8%~15%,是礦山生產的用電大戶。然而,國內的煤礦對礦井主通風機選型一貫為高富裕能力,在礦井投產初期有的甚至在整個生產期實際運行的主通風機葉片安裝角遠小于選型安裝角,電動機長期大馬拉小車。根據科研人員對煤礦主通風機性能的現場測定,新礦井主通風機實際運行效率極少超過50%,有的甚至低于30%,這是對能源的極大浪費,也嚴重影響煤礦的效益,提高主通風機效率成為用戶的迫切需要。如今,煤礦主通風機實施變頻技術有了可靠的設備性能保證,對原有主通風機的節能改造已經成為可能。


          標簽: 高壓變頻器

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