李油生

摘 要：隨著高壓變頻技術(shù)以及相關(guān)的電子技術(shù)的快速發(fā)展，高壓變頻技術(shù)在礦井通風(fēng)機(jī)節(jié)能改造中應(yīng)用逐漸走向成熟，并且在改造后取得了顯著的成果和經(jīng)濟(jì)效益。文章通過(guò)具體的礦井實(shí)例，分析了該礦井通風(fēng)機(jī)在改造前存在的問題，探析了通過(guò)高壓變頻器技術(shù)對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造，旨在為類似的礦井通風(fēng)機(jī)節(jié)能改造提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器技術(shù)；礦井；通風(fēng)機(jī)；節(jié)能改造

中圖分類號(hào)：TM921.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）11-0020-01

隨著《節(jié)能中長(zhǎng)期專項(xiàng)規(guī)劃》的實(shí)施，高壓電動(dòng)機(jī)大功率變頻技術(shù)逐漸的被應(yīng)用在眾多領(lǐng)域中，例如高壓變頻器技術(shù)在礦井通風(fēng)節(jié)能改造中的應(yīng)用。文章以坑柄煤礦為例，該礦井年產(chǎn)量13萬(wàn) t，隨著開采年限的延長(zhǎng)以及礦井采區(qū)的不斷延伸，礦井面臨的生產(chǎn)條件逐漸惡化，礦井的通風(fēng)機(jī)已經(jīng)不能滿足實(shí)際的需求，導(dǎo)致礦井的通風(fēng)狀況相對(duì)較差，嚴(yán)重的威脅著礦井的正常工作，并且給礦井的施工人員的生命安全埋下了嚴(yán)重的隱患。本文重點(diǎn)介紹通過(guò)采用高壓變頻器技術(shù)對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，顯著的改善了礦井的通風(fēng)狀況，并且節(jié)約了大量的能源，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，一舉多得。

1 節(jié)能改造前存在的問題

坑柄煤礦的通風(fēng)機(jī)承擔(dān)礦井的通風(fēng)任務(wù)，通過(guò)其安全、長(zhǎng)期、可靠、連續(xù)的運(yùn)行，以此保證礦井能夠正常運(yùn)行的大型生產(chǎn)設(shè)備，在進(jìn)行節(jié)能改造之前，該礦井的通風(fēng)機(jī)存在的問題主要表現(xiàn)為：①擋板采用人工調(diào)節(jié)的方式，需要進(jìn)行停機(jī)操作，操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，時(shí)效性差，并且還伴隨一定的危險(xiǎn)性；②通風(fēng)機(jī)的電機(jī)長(zhǎng)期以額定的轉(zhuǎn)速進(jìn)行工作，其不能自動(dòng)調(diào)控電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，導(dǎo)致軸承等主要受力部分磨損相對(duì)嚴(yán)重；③直接啟動(dòng)時(shí)，其機(jī)械沖擊較大，造成嚴(yán)重的電網(wǎng)波動(dòng)，直接影響系統(tǒng)的使用質(zhì)量以及壽命；④采用風(fēng)門調(diào)節(jié)，浪費(fèi)大量電能的同時(shí)，還給電路造成很大的壓力，嚴(yán)重的影響系統(tǒng)的使用壽命；⑤實(shí)時(shí)性差、線性度低、調(diào)整精度低等。

2 基于高壓變頻器技術(shù)對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造

高壓變頻器技術(shù)是一種新型的電力電子變換技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為：提供更加純凈的輸入電源的特性，提高功率因數(shù)，輸出幾乎完美的正弦波，其能夠較為全面的保護(hù)電機(jī)，并且容易啟動(dòng)，還具有很好的節(jié)能效果，致使其被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)行業(yè)中。礦井的通風(fēng)機(jī)采用高壓變頻器技術(shù)進(jìn)行改造后，不但能夠平緩啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)，降低沖擊，還能提高通風(fēng)機(jī)的功率因數(shù)，提高效率，起到節(jié)能的效果。高壓變頻器技術(shù)對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造主要表現(xiàn)為：

2.1 系統(tǒng)的控制模式

高壓變頻器能夠用矢量控制方式進(jìn)行點(diǎn)擊的感應(yīng)控制和同步控制，矢量控制是一種易于實(shí)現(xiàn)的控制方式，控制性能和直流電幾乎相同，矢量控制主要由以下幾個(gè)模塊組成：①前饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)，其主要數(shù)用于改善磁通環(huán)以及轉(zhuǎn)矩的瞬態(tài)響應(yīng)；②速度與磁通調(diào)節(jié)器，其主要用在矢量控制的外環(huán)；③電流調(diào)節(jié)器，其主要用在矢量控制的內(nèi)環(huán)；④馬達(dá)模型，其主要用于檢測(cè)電機(jī)的速度以及磁通。

2.2 系統(tǒng)組成

根據(jù)該礦井的實(shí)際需求，礦井通風(fēng)機(jī)勵(lì)磁回路采用數(shù)字調(diào)速器6RA70，定子回路采用高壓變頻器（采用湖北三環(huán)發(fā)展股份有限公司生產(chǎn)的空冷型SH-HVF系列Ⅲ型高壓變頻器），勵(lì)磁調(diào)速器6RA70由高壓變頻器的磁通進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。

2.3 系統(tǒng)改造

系統(tǒng)調(diào)節(jié)主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：①啟動(dòng)過(guò)程的改造，通過(guò)采用高壓變頻器技術(shù)對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造后，該系統(tǒng)采用變頻啟動(dòng)方式，其實(shí)質(zhì)上是用同步轉(zhuǎn)矩改變了定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，其工作的原理表示為：在啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁，系統(tǒng)將定子電源的頻率調(diào)至較低的水平，然后緩慢的增加到相應(yīng)的額定頻率，這樣轉(zhuǎn)子的速度將會(huì)隨著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度的加快而增加，直到達(dá)到額定轉(zhuǎn)速為止。這種啟動(dòng)方式和傳統(tǒng)的方式存在一定的差異，啟動(dòng)過(guò)程相對(duì)平緩，操作相對(duì)簡(jiǎn)單、方便，并且在啟動(dòng)的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)異步的問題，有效的避免了系統(tǒng)出現(xiàn)脈動(dòng)的危險(xiǎn)；②系統(tǒng)的調(diào)速改造，通過(guò)采用高壓變頻器技術(shù)對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造后，該系統(tǒng)采用同步電機(jī)控制模式（SMC），控制系統(tǒng)通過(guò)利用轉(zhuǎn)子在定子繞組上感應(yīng)的電壓來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后輸出轉(zhuǎn)矩傳遞至電機(jī)，調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的整個(gè)過(guò)程中，由于定子與勵(lì)磁相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了彼此間的同步作用，保證該系統(tǒng)不至于出現(xiàn)運(yùn)行中不協(xié)調(diào)的狀況，有效的解決了同步機(jī)不同步工作的問題；③系統(tǒng)的滅磁改造，通過(guò)采用高壓變頻器技術(shù)對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造后，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了變頻啟動(dòng)，采用6RA70直流調(diào)速器對(duì)勵(lì)磁裝置進(jìn)行了改造，將主回路變成三相全控橋，并且由高壓變頻器控制勵(lì)磁，因此，當(dāng)通風(fēng)機(jī)在停止工作時(shí)，高壓變頻器不斷降低對(duì)對(duì)勵(lì)磁的控制，實(shí)現(xiàn)逆變滅磁，通過(guò)改造后，該系統(tǒng)僅僅只是在勵(lì)磁繞組的兩端并聯(lián)了一個(gè)滅磁電阻以及反向二極管，其電路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，并且該滅磁過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠，在很大程度上簡(jiǎn)化了滅磁裝置；④互鎖改造，在進(jìn)行通風(fēng)機(jī)的人工操作時(shí)，由于操作人員的錯(cuò)誤操作，很可能導(dǎo)致工頻電壓從變頻器輸出時(shí)反串，很容易造成安全事故，影響通風(fēng)機(jī)的正常使用，通過(guò)采用高壓變頻器技術(shù)對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造后，對(duì)操作開關(guān)柜設(shè)置了相應(yīng)的互鎖裝置后，實(shí)現(xiàn)了對(duì)程序的互鎖，當(dāng)合上相應(yīng)的變頻器開關(guān)后，與之相對(duì)應(yīng)的開關(guān)為閉鎖分?jǐn)辔恢?，其工頻正好相反，避免對(duì)通風(fēng)機(jī)造成損害。

2.4 通風(fēng)機(jī)技能改造效果

通過(guò)采用高壓變頻器技術(shù)對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造后，通風(fēng)機(jī)的功率從原來(lái)的75 kW降低為55 kW，比原來(lái)降低了20 kW，通風(fēng)機(jī)的頻率也從原來(lái)的45 Hz降低至現(xiàn)在的40 Hz，及時(shí)按照當(dāng)?shù)氐淖畹偷钠骄妰r(jià)0.63 元/kW·h計(jì)算，每年為礦井節(jié)約11萬(wàn)元左右的電費(fèi)，經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，采用高壓變頻器技術(shù)對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

3 結(jié) 語(yǔ)

總而言之，通過(guò)采用高壓變頻技術(shù)對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，顯著的改善了通風(fēng)機(jī)的工藝，保證通風(fēng)機(jī)具有啟動(dòng)平緩、速度可調(diào)、操作方便簡(jiǎn)單等方面的優(yōu)勢(shì)，并且對(duì)風(fēng)機(jī)和電氣起到了很好的保護(hù)作用，在保證生產(chǎn)安全的基礎(chǔ)上，提高了生產(chǎn)效率，并且顯著的降低了通風(fēng)機(jī)的耗電量，通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，取得了良好的運(yùn)行效果和經(jīng)濟(jì)效益。因此，利用高壓變頻器技術(shù)對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造，值得廣泛的推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 梁南丁，李燚琳.基于高壓變頻器器技術(shù)的礦井通風(fēng)機(jī)節(jié)能改造[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2010，（3）.

[2] 李緯.試論高壓變頻器器在水泥廠風(fēng)機(jī)節(jié)能改造中應(yīng)用問題[J].工藝與裝備，2013，（4）.

[3] 周雨松，孫曉娟.基于矢量控制的高壓變頻器器在礦井通風(fēng)機(jī)改造中的應(yīng)用[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2010，（1）.

[4] 李德钖，鄧朵.應(yīng)用高壓變頻器器對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造[J].江西煤炭科技，2013，（1）.endprint