礦用對旋風(fēng)機變頻調(diào)速 高效安全較節(jié)能

時間：2015-10-19作者：大連普傳科技股份有限公司瀏覽：138

	礦用對旋風(fēng)機變頻調(diào)速   高效安全較節(jié)能   


	 


	來源：大連普傳科技有限公司


	前言


	礦井主通風(fēng)機用于向井下提供新鮮風(fēng)流、排除污濁空氣和有害氣體，對煤礦的安全生產(chǎn)影響重大。礦井主通風(fēng)機全年不停地運行，其電耗量較大，平均電耗約占礦井電耗的15％。近年來，我國礦井多采用對旋式通風(fēng)機，該類型風(fēng)機采用交流異步電機雙電機拖動。該類型風(fēng)機傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)是根據(jù)風(fēng)量所需的多少，靠調(diào)節(jié)葉片角度來實現(xiàn)的，這種調(diào)節(jié)必須在風(fēng)機停機時才能進行，只適合較長階段的風(fēng)量調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)起來也不方便，可調(diào)范圍也不大（一般一度為一單位），電機全速運行，節(jié)電不明顯。另一種調(diào)節(jié)系統(tǒng)是調(diào)節(jié)風(fēng)機電機轉(zhuǎn)速，通過比較變頻調(diào)速的方法是異步電機較有發(fā)展前途的調(diào)速方法。


	 


	對旋風(fēng)機工作原理


	將一個葉輪裝在另一個葉輪的后面，而葉輪的轉(zhuǎn)向彼此相反，稱為對旋型軸流通風(fēng)機，或者對置式軸流風(fēng)機。煤礦所使用的對旋軸流風(fēng)機因其主要由該通風(fēng)機采用兩級葉輪對旋式結(jié)構(gòu)，兩級葉輪分別由容量及相同型號電動機驅(qū)動，兩個葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反，從進風(fēng)口看，**級葉輪順時針方向旋轉(zhuǎn)，*二級葉輪則按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)空氣流入**級葉輪獲得能量后并經(jīng)*二級葉輪排出，*二級葉輪兼?zhèn)淦胀ㄝS流風(fēng)機中靜葉的功能，在獲得正直圓周方向速度風(fēng)量的同時，增加氣流的能量，從而達到了高效率、高風(fēng)壓。


	 


	礦用風(fēng)機存在的問題


	礦用對旋軸流通風(fēng)機（俗稱主扇風(fēng)機）是煤礦“呼吸系統(tǒng)”的**，須 24小時不間斷運行。一般每個礦井至少配備兩臺主通風(fēng)機，一用一備。由于煤礦企業(yè)復(fù)雜的生產(chǎn)條件和環(huán)境影響，在主扇風(fēng)機選型上根據(jù)煤礦反風(fēng)及開采后期運行工況來設(shè)計選型，一般主通風(fēng)機及拖動電機的功率，遠大于煤礦正常生產(chǎn)所需的運行功率，造成了大馬拉小車的普遍現(xiàn)象，耗能相當(dāng)嚴(yán)重。如何降低企業(yè)的生產(chǎn)運營成本，提高生產(chǎn)效率是煤炭生產(chǎn)企業(yè)需要解決的主要問題。


	從主扇風(fēng)機選型的過程和煤炭生產(chǎn)的實際情況，主扇風(fēng)機在長期恒速運行中存在以下問題：


	1、電能的嚴(yán)重浪費


	主扇風(fēng)機設(shè)計上余量大，一直處在較輕負載下運行。由于采用檔板調(diào)節(jié)風(fēng)量，因此造成電能浪費，增加了生產(chǎn)成本。


	2、啟動困難，機械損傷嚴(yán)重


	主扇風(fēng)機采用直接啟動，啟動時間長、啟動電流大，對電動機的絕緣有著較大的威脅，嚴(yán)重時甚至燒毀電動機。而高壓電動機在啟動過程中所產(chǎn)生的單軸轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象使風(fēng)機產(chǎn)生較大的機械振動應(yīng)力，嚴(yán)重影響到電動機、風(fēng)機及其它機械的使用壽命。


	3、自動化程度低


	主扇風(fēng)機依靠人工調(diào)節(jié)檔板，不具備風(fēng)量的自動實時調(diào)節(jié)功能，自動化程度低。在故障狀態(tài)下，將對礦井正常生產(chǎn)造成嚴(yán)重安全隱患。


	 


	變頻器應(yīng)用的必要性


	1：對電網(wǎng)的沖擊問題


	由于傳統(tǒng)的電機是直接啟動，所以，必會對電網(wǎng)有很大的沖擊；


	變頻控制：變頻驅(qū)動方式下電機的起動是從零速到設(shè)定轉(zhuǎn)速的一個加速過程，而且該過程完全可控，整個啟動過程的電流都是在電機額定電流以下，不存在對電網(wǎng)的沖擊；


	2：降低變壓器容量


	由于傳統(tǒng)的電機是直接啟動，啟動需要6-8倍的額定電流，如果滿足電機的啟動，因此，上級電網(wǎng)中勢必需要一個比較大的變壓器來解決；


	變頻控制：變頻驅(qū)動方式下電機的起動，整個啟動過程的電流都是在電機額定電流以下，只需標(biāo)配就行；


	3：改善啟動過程，提高安全性


	對旋風(fēng)機是用了雙電機，如果用傳統(tǒng)的直接啟動同時啟動，必然會有很大的沖擊電流，為了緩解這個問題，就需要分級啟動，即一級啟動完成，再啟動另一級風(fēng)機，這樣啟動就相對降低了對變壓器沖擊，但是這種啟動方式*產(chǎn)生渦流，從而造成有時會造成啟動不成功，就需重新啟動，這樣就增加了安全隱患；


	變頻控制：變頻驅(qū)動方式下電機的起動，整個啟動過程的電流都是在電機額定電流以下，不存在對電網(wǎng)的沖擊，因此，兩較風(fēng)機就可以同時啟動；


	4：解決了功率不平衡


	由傳統(tǒng)的對旋風(fēng)機主要是靠調(diào)節(jié)風(fēng)機的角度，來調(diào)節(jié)負壓、風(fēng)量，這樣一來，在某一個角度下，隨著井下工礦的改變，兩級對旋風(fēng)機的功率相差較多，I級電機功率與II級相差能達到將近40%左右；


	變頻控制：由于變頻控制能使風(fēng)機運行在0-50HZ任意頻率，從而可以選擇合適的角度，配合調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機在較高的運行效率區(qū)間運行，這樣就能解決功率不平衡問題；


	5：節(jié)能


	傳統(tǒng)的控制模式隨著工礦的變化，風(fēng)機不能隨時調(diào)節(jié)風(fēng)葉角度，使風(fēng)機長期在較低的運行效率區(qū)間運行；


	變頻控制：在運行中，可以隨時調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機適應(yīng)工礦的需求，使風(fēng)機在較低的運行效率區(qū)間運行，從而達到了節(jié)能的目的，同時也提高了礦井的安全性。


	 


	應(yīng)用案例


	變頻調(diào)速器作為一種新型的電力變換裝置，已成熟地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)的各個方面，不但啟動*，節(jié)能效果顯著，而且對電機保護功能齊全。


	河南某煤礦，使用4臺（660V/160KW/8 較電機，額定轉(zhuǎn)速710RPM）風(fēng)機，兩個一組（1#2#；3#4#）組成兩個對旋風(fēng)機，一用一備，為礦井通風(fēng)。其中，1#和 3#風(fēng)機為小扇葉結(jié)構(gòu)做抽風(fēng)機、2#和 4#為大扇葉結(jié)構(gòu)做送風(fēng)機。我們使用普傳 PI9430 220F6（690V/220KW 風(fēng)機水泵型）變頻器4臺對該煤礦的對旋風(fēng)機進行節(jié)能改造，變頻器采用端子運行、外接電位器調(diào)速。


	具體調(diào)試情況，如下：1#與3#變頻器參數(shù)設(shè)置相同，使用了鍵盤上傳下載功能。


	
		
			
				
					F0.13
				
			
			
				
					加速時間 80 秒
				
			
			
				
					F3.01
				
			
			
				
					追蹤方式 3，轉(zhuǎn)速硬跟蹤方式
				
			
		
		
			
				
					F0.14
				
			
			
				
					減速時間 100 秒
				
			
			
				
					F3.07
				
			
			
				
					停機方式 1，自由停車
				
			
		
		
			
				
					F3.00
				
			
			
				
					啟動方式 1，速度跟蹤再啟動
				
			
			
				
					F4.01
				
			
			
				
					轉(zhuǎn)矩提升 0.0%，自動轉(zhuǎn)矩提升
				
			
		
	


	2#與 4#變頻器參數(shù)設(shè)置相同，使用了鍵盤上傳下載功能。


	
		
			
				
					F0.13
				
			
			
				
					加速時間 100 秒
				
			
			
				
					F3.05
				
			
			
				
					DC 預(yù)勵磁電流 70%
				
			
		
		
			
				
					F0.14
				
			
			
				
					減速時間 100 秒
				
			
			
				
					F3.06
				
			
			
				
					DC 預(yù)勵磁時間 4 秒
				
			
		
		
			
				
					F3.00
				
			
			
				
					啟動方式 2，預(yù)勵磁啟動
				
			
			
				
					F3.07
				
			
			
				
					停機方式 1，自由停車
				
			
		
		
			
				
					F3.01
				
			
			
				
					追蹤方式 3，轉(zhuǎn)速硬跟蹤方式
				
			
			
				
					F4.01
				
			
			
				
					轉(zhuǎn)矩提升 4%
				
			
		
	


	 


	 


	 


	 


	 


	四臺變頻器相同優(yōu)化參數(shù)如下：


	
		
			
				
					F4.11
				
			
			
				
					震蕩抑制增益為 0（出廠為 5）
				
			
		
		
			
				
					FB.00
				
			
			
				
					快速限流使能為 0，不使能（出廠為 1）
				
			
		
		
			
				
					FB.03
				
			
			
				
					死區(qū)補償模式為 0，不補償（出廠為 1）
				
			
		
		
			
				
					FB.04
				
			
			
				
					電流檢測補償為 0（出廠為 5）
				
			
		
		
			
				
					FB.06
				
			
			
				
					DPWM 切換上限頻率 1（出廠為 12Hz）
				
			
		
	


	其余參數(shù)，為出廠設(shè)定值不變。


	現(xiàn)場調(diào)試的時候要注意一組中兩臺變頻器的啟動順序，較好是同時啟動，也可以啟動一臺，等待半分鐘之后啟動另一臺，千萬不能等一臺完全啟動之后再啟動另一臺，這樣可能會使后啟動這臺變頻器報故障。需要注意的是煤礦對旋風(fēng)機變頻調(diào)速后，一般情況下要求兩臺電機的運行頻率盡量一致，從而保證電機轉(zhuǎn)速一致。避免一臺轉(zhuǎn)速高，一臺轉(zhuǎn)速低，形成風(fēng)阻,影響風(fēng)機的正常運行。由于現(xiàn)場電機與變頻器安裝距離比較遠，建議變頻器、電機分別接地效果會比較好。


	 


	改造后的效果


	1：普傳科技PI9000系列變頻器起動對電網(wǎng)沒有任何沖擊。變頻器改造后風(fēng)機可以實現(xiàn)軟起動，避免了起動時大電流的沖擊，對電網(wǎng)沒有任何沖擊，而且還可以隨時起動或停止，操控也比較方便；


	2：按需要的風(fēng)量來調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，避免了電能浪費。進行變頻改造后，風(fēng)機的送風(fēng)量不再需要由風(fēng)門來調(diào)節(jié)，也不需對葉輪角度調(diào)節(jié)，而是由變頻器驅(qū)動調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，調(diào)節(jié)范圍理論上可以從 0%—**（因，軸流風(fēng)機特性，低速時效率會快速降低，一般會設(shè)置一個下限頻率）；因而可以根據(jù)生產(chǎn)需要隨時調(diào)節(jié)風(fēng)量，減少了不必要的能源浪費；


	3：變頻節(jié)能運行，節(jié)約了大量電能。由于變頻改造后不再使風(fēng)機一直處于滿負荷工作狀態(tài)，而是隨速度變化運行在變負載狀態(tài)。視負載情況，節(jié)電率可以達到 20%～65%；


	4：降低風(fēng)機機械沖擊，延長使用壽命。進行變頻改造后，風(fēng)機的大部分工作時間都在較低的速度運行，因而大大降低了風(fēng)機的機械磨損和電氣沖擊，延長風(fēng)機的使用壽命，減少維修量，降低了維修成本；


	5：電機和風(fēng)機運轉(zhuǎn)速度下降，潤滑條件改善，傳動裝置的故障下降；


	6：系統(tǒng)壓力降低，管道的壓力和密封等條件得到改善，延長了使用壽命；


	7：自動化程度提高。系統(tǒng)完善的監(jiān)控性能和高可靠性提高了工作效率，減少了人工檢修和維護的工作量；


	8：可有效降低風(fēng)機運行噪聲，有效改善工作環(huán)境。


	 


	總結(jié)


	礦井通風(fēng)安全是煤炭生產(chǎn)的重中之重，通風(fēng)系統(tǒng)建設(shè)要本著高安全性、可靠性、可控性和節(jié)能環(huán)保的原則進行設(shè)備選型和整體系統(tǒng)規(guī)劃，完善合理的控制環(huán)節(jié)的加入是這些關(guān)鍵性問題的**，同時，作為驅(qū)動系統(tǒng)的主體設(shè)備——變頻調(diào)速裝置的控制方式在上述中也被凸顯出來，實際證明，采用普傳科技 PI9430 220F6 變頻器改造后，運行效果非常好，改善了操作工藝，節(jié)能空間非常大，可以為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益，因而，普傳PI9000系列變頻器在對旋風(fēng)機上的應(yīng)用是值得大力推廣的。


	 


	 


	 


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