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矿用通风机的变频改造

供稿:工控网 2006/9/22 9:48:00

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1、引言:
  
   煤矿巷道用的通风系统,在煤矿的安全生产中起着至关重要的作用。矿井的瓦斯爆炸,与巷道的通风是否顺畅,风量的足否都有着直接关系,一旦通风不畅,瓦斯浓度升高到一定程度,即会造成爆炸塌井,造成重大事故,危及矿工的生命安全。而随着开采及掘进的不断延伸,巷道延长,所需的风量也将不断增加,风机所用功率也将加大。四季的交替,冷热的变化,所需的风量也需不断调节,但煤矿原根据反风及开采后期运行工况所设计的通风机及拖动的电动机的功率,通常远大于煤矿正常生产所需的运行功率。
传统的调节系统,是根据风量所需的多少,靠调节风门来实现的,不但浪费了电能,调节起来也不方便,而且原电控系统采用直接或降压起动,对大功率电机(一般在 55KW 以上)来说,启动时间长,启动电流大,对电动机的各种保护功能也不齐全,很容易烧毁电机,对电网也造成较大的冲击,甚至会使供电系统跳闸。
变频调速器作为一种新型的电力变换装置,已成熟地应用到工业生产的各个方面,不但启动容易,节能效果显著,而且对电机保护功能齐全,为保证矿井生产的安全,降低生产成本,提高自动化程度,对矿井通风机的变频改造就成为势在必行的工程了。2、矿用通风机的种类及改造方式   矿用通风机由于在生产中十分重要,通常采用一用一备两套系统,在一台出现故障时马上可以投入另一套系统运行,安全可靠,保证巷道的通风。矿用通风机一般是离心风机或轴流风机两大类。
我们应用本公司生产的变频器在新疆和山西三处煤矿四个通风机上进行了变频改造。其中在新疆的三台都是离心风机,山西的两台是660ν/500KW的大功率一拖二轴流式风机,效果都十分理想。节电率最好的可达35%以上。这里着重谈一下我公司生产的660ν/500KW的变频器的设计特点。对这样大功率的变频器,若采用普通的结构,由于电流比较大,而对于660V电压等级来说,须采用1700V的IGBT。而此类器件的电流目前市场上最大只有200A的。因此做起来要采用8个单元并联运行,结构复杂,体积庞大,给安装及运输都带来了困难。由于我们在中压变频器中,三电平电路的结构应用都比较自如,工作起来都比较可靠,且对大功率电机来说,三电平电路的输出波形对电机绝缘也很有利,因此我们采用普通电压等级的模块,用三电平结构,采用单元组合的方式,仅用四个单元即解决了此问题,而且装配起来方便美观,电机噪音也比较低,运行也比较可靠。在现场按装后,根据实际工况,频率仅调到35HZ即可满足要求,节电效果十分显著。3、变频改造应注意的问题   由于矿用通风机一般为扇风机,即向外抽风,一般采用的是离心式风机,拖动惯量比较大。因此在改造中,在调整变频器的参数时应十分注意。
由于惯量比较大,在停机的过程中,电动机势必要进入发电状态,若此时变频器停机时间短,发电的能量即会进入变频器形成倒灌,造成变频器主电路电压升高而损坏主器件。笔者就曾遇到过类似情况。在新疆的第一台离心风机变频器,由于用户不熟悉负载情况,调整的参数因下降时间短而造成了电解电容全部爆裂,就是由于停机过程中过电压造成的。传统的处理方式是加制动单元,将该部分能量以能耗制动的方式释放掉。若用户对停机时间无特殊要求,也可将变频器的下降时间尽量延长,让其与电机的自由停车时间相一致,即可避免此类问题。
  对于升速时间,由于负载惯性比较大,电动机的升速时间若跟不上变频器频率变化的时间,变频器即会出现过流保护,而不能正常工作。因此其升速时间也不能太短,一般以变频器正常工作为宜。
其他参数可比照普通变频器的参数予以设置。4、结束语   总之,矿用通风机采用变频调速,不但实现了软起停,节约了电能,而且可根据巷道的风量需求方便的进行调速,应用效果是十分理想的。我国的煤矿企业相当多,变频器在这一方面的应用应当是十分广泛的。参考文献:
张永惠 《变频调速技术在矿山中的应用》 信息来源于:中国工业设备网

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