变频技术在煤矿主通风机设计中的方案优化.pdf

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1、2010年第4期煤矿机电·55·变频技术在煤矿主通风机设计中的方案优化马修峰(陕北矿业有限责任公司，陕西榆林719000)摘要：针对多数煤矿主通风机运行效率低、能耗大的现状，为保证安全可靠、经济运行，提出了煤矿主通风机变频调速系统的优化设计方案。关键词：主通风机；变频调速；冗余设计；节能；远程监控中图分类号：TM921．51文献标识码：A文章编号：1001—0874(2010)04—0055—04OptimizingDesignofFrequencyConversionTechnologyforMainFaninCo

2、alMineMAZiuoeng(S№iMiningCo．，Lid．，Yulin719000，China)Abstract：Forthemainfanislowefficiency，hishenergyconsumptionandinactualoperationinmostcoalmines，theoptimaldesignoffrequencycontrolsystemofmainfanincoalmineisproposedonthebasisofsecurityandreliability，economicop

3、eration．Keywords：mainfan；frequencyconversion；redundantdesign；energysaving；remotemonitoring1采用变频技术应考虑的主要因素煤矿主通风机的变频控制已是目前和今后的一个方向，它可以实现矿井风量的无级供给和自动控制。其变频调速控制原理如图1所示。设计中应考虑以下主要因素：图1变频调速控制原理图(1)安全可靠性1)启动。根据主通风机的电气参数确定最佳的S加速曲线，不仅达到最佳的软启动效果，而且要考虑到变频器偶然性故障的旁路工频启动方式。2

4、)正常运行。按井下所需风量和风压大小，要预先调整通风机叶片处于最佳的角度，根据主通风机特性曲线选定最佳工况点和主通风机转速，最后确定变频器的运行频率。3)倒机。主通风机要定期进行切换倒机，以便维护保养。为保证倒机前后井下风量和风压相同，两台主通风机的工作参数应调整一致。4)反风。按《煤矿安全规程》的规定，煤矿井下每年要进行反风演习，以保证井下发生灾害时，主通风机能及时可靠地进行反转，满足井下所需的反风量。变频器在频率设定时，要考虑到负频率的设定范围，不需要按传统的反风方式一调整风门风道、用断路器切换相序实现电动机反转

5、，以便通过人机界面将运行频率调整到负频率值，使主通风机先减速到零，然后反转到负频率转速，这样既减少了人为工作量和误操作几率，又提高了反风安全性。(2)节能1)尽管采用高性价比的变频传动系统。变频器的三相输出电压波形为SPWM波，在异步电动机的定子电流中含有高次谐波成分，高次谐波会增加电动机的损耗，使电动机的效率和功率因数变差，故在选用变频器时，要注意尽量选择高次谐波分量小的产品，如东芝、三菱、西门子等进口变频装置。另外，要注意减小系统漏风。·56·煤矿机电2010年第4期2)使用高效低耗电动机。主要是有效地降低绕组铜

6、损和铁芯损耗。(3)取消中间变压环节要采用与供电电压相同等级的直供式变频装置，不需要中间变压环节，以最大限度地减小电网污染，抑制高次谐波，并要有较强的电磁兼容性，不对其他电子设备形成干扰，具有较高的功率因数。(4)变频装置有较强的适应能力当电压波动在一30％～+15％时仍能正常工作，可以承受30％的电网电压下降而继续运行；当电网发生瞬间闪落(失压在300ms之内)或高压电网出现单相接地故障时，变频器仍能继续工作，不出现停机现象，以保证主通风机连续运行。(5)变频调速控制与瓦斯监测系统联网要把变频器的控制系统与瓦斯监测

7、系统联网，当井下采煤工作面瓦斯突然涌出时，通过瓦斯监测系统自动调整变频器工作频率，提高主通风机转速，及时冲淡瓦斯浓度，保证安全生产。2主通风机变频调速控制系统的设计原则(1)能实现变频、工频两种方式可靠切换正常情况下变频系统根据井下所需风量，适时调整而风机转速，以满足井下风量需求，当变频系统故障时，可自动切换至工频方式供电，保证系统运行的可靠性。(2)供电电源冗余设计变频系统的供电电源分为动力供电和控制系统供电两部分。动力供电均来自不同的动力开关柜，两路电源均引自不同的母线段，保证动力供电的可靠性；控制电源一路由动力

8、开关柜内的降压变压器获得，作为主供，另一路由不间断电源(UPS)提供作为备用。(3)实现远程监控通过本地操作界面实现变频系统所有的运行控制、参数修改、状态显示和故障查询等功能，并通过变频系统的Intemet接口，连接到远程工控机实现相同的功能。(4)变频器容量选择按变频器所驱动的通风机电动机的最大功率，并留有一定的裕量。即：S。=KiP～／co