礦用對(duì)旋風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速 高效安全較節(jié)能

時(shí)間：2015-10-19作者：大連普傳科技股份有限公司瀏覽：143

	礦用對(duì)旋風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速   高效安全較節(jié)能   


	 


	來(lái)源：大連普傳科技有限公司


	前言


	礦井主通風(fēng)機(jī)用于向井下提供新鮮風(fēng)流、排除污濁空氣和有害氣體，對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)影響重大。礦井主通風(fēng)機(jī)全年不停地運(yùn)行，其電耗量較大，平均電耗約占礦井電耗的15％。近年來(lái)，我國(guó)礦井多采用對(duì)旋式通風(fēng)機(jī)，該類(lèi)型風(fēng)機(jī)采用交流異步電機(jī)雙電機(jī)拖動(dòng)。該類(lèi)型風(fēng)機(jī)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(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種調(diào)節(jié)必須在風(fēng)機(jī)停機(jī)時(shí)才能進(jìn)行，只適合較長(zhǎng)階段的風(fēng)量調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)起來(lái)也不方便，可調(diào)范圍也不大（一般一度為一單位），電機(jī)全速運(yùn)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(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過(guò)比較變頻調(diào)速的方法是異步電機(jī)較有發(fā)展前途的調(diào)速方法。


	 


	對(duì)旋風(fēng)機(jī)工作原理


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


	 


	礦用風(fēng)機(jī)存在的問(wèn)題


	礦用對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)（俗稱主扇風(fēng)機(jī)）是煤礦“呼吸系統(tǒng)”的**，須 24小時(shí)不間斷運(yùn)行。一般每個(gè)礦井至少配備兩臺(tái)主通風(fēng)機(jī)，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(jī)選型上根據(jù)煤礦反風(fēng)及開(kāi)采后期運(yùn)行工況來(lái)設(shè)計(jì)選型，一般主通風(fēng)機(jī)及拖動(dòng)電機(jī)的功率，遠(yuǎn)大于煤礦正常生產(chǎn)所需的運(yùn)行功率，造成了大馬拉小車(chē)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(yùn)營(yíng)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(wèn)題。


	從主扇風(fēng)機(jī)選型的過(guò)程和煤炭生產(chǎn)的實(shí)際情況，主扇風(fēng)機(jī)在長(zhǎng)期恒速運(yùn)行中存在以下問(wèn)題：


	1、電能的嚴(yán)重浪費(fèi)


	主扇風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)上余量大，一直處在較輕負(fù)載下運(yùn)行。由于采用檔板調(diào)節(jié)風(fēng)量，因此造成電能浪費(fèi)，增加了生產(chǎn)成本。


	2、啟動(dòng)困難，機(jī)械損傷嚴(yán)重


	主扇風(fēng)機(jī)采用直接啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、啟動(dòng)電流大，對(duì)電動(dòng)機(jī)的絕緣有著較大的威脅，嚴(yán)重時(shí)甚至燒毀電動(dòng)機(jī)。而高壓電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的單軸轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象使風(fēng)機(jī)產(chǎn)生較大的機(jī)械振動(dòng)應(yīng)力，嚴(yán)重影響到電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)及其它機(jī)械的使用壽命。


	3、自動(dòng)化程度低


	主扇風(fēng)機(jī)依靠人工調(diào)節(jié)檔板，不具備風(fēng)量的自動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)功能，自動(dòng)化程度低。在故障狀態(tài)下，將對(duì)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(duì)電網(wǎng)的沖擊問(wèn)題


	由于傳統(tǒng)的電機(jī)是直接啟動(dòng)，所以，必會(huì)對(duì)電網(wǎng)有很大的沖擊；


	變頻控制：變頻驅(qū)動(dòng)方式下電機(jī)的起動(dòng)是從零速到設(shè)定轉(zhuǎn)速的一個(gè)加速過(guò)程，而且該過(guò)程完全可控，整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程的電流都是在電機(jī)額定電流以下，不存在對(duì)電網(wǎng)的沖擊；


	2：降低變壓器容量


	由于傳統(tǒng)的電機(jī)是直接啟動(dòng)，啟動(dòng)需要6-8倍的額定電流，如果滿足電機(jī)的啟動(dòng)，因此，上級(jí)電網(wǎng)中勢(shì)必需要一個(gè)比較大的變壓器來(lái)解決；


	變頻控制：變頻驅(qū)動(dòng)方式下電機(jī)的起動(dòng)，整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程的電流都是在電機(jī)額定電流以下，只需標(biāo)配就行；


	3：改善啟動(dòng)過(guò)程，提高安全性


	對(duì)旋風(fēng)機(jī)是用了雙電機(jī)，如果用傳統(tǒng)的直接啟動(dòng)同時(shí)啟動(dòng)，必然會(huì)有很大的沖擊電流，為了緩解這個(gè)問(wèn)題，就需要分級(jí)啟動(dòng)，即一級(jí)啟動(dòng)完成，再啟動(dòng)另一級(jí)風(fēng)機(jī)，這樣啟動(dòng)就相對(duì)降低了對(duì)變壓器沖擊，但是這種啟動(dòng)方式*產(chǎn)生渦流，從而造成有時(shí)會(huì)造成啟動(dòng)不成功，就需重新啟動(dòng)，這樣就增加了安全隱患；


	變頻控制：變頻驅(qū)動(dòng)方式下電機(jī)的起動(dòng)，整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程的電流都是在電機(jī)額定電流以下，不存在對(duì)電網(wǎng)的沖擊，因此，兩較風(fēng)機(jī)就可以同時(shí)啟動(dòng)；


	4：解決了功率不平衡


	由傳統(tǒng)的對(duì)旋風(fēng)機(jī)主要是靠調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的角度，來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)壓、風(fēng)量，這樣一來(lái)，在某一個(gè)角度下，隨著井下工礦的改變，兩級(jí)對(duì)旋風(fēng)機(jī)的功率相差較多，I級(jí)電機(jī)功率與II級(jí)相差能達(dá)到將近40%左右；


	變頻控制：由于變頻控制能使風(fēng)機(jī)運(yùn)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(jī)的轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)在較高的運(yùn)行效率區(qū)間運(yùn)行，這樣就能解決功率不平衡問(wèn)題；


	5：節(jié)能


	傳統(tǒng)的控制模式隨著工礦的變化，風(fēng)機(jī)不能隨時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)葉角度，使風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期在較低的運(yùn)行效率區(qū)間運(yùn)行；


	變頻控制：在運(yùn)行中，可以隨時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)適應(yīng)工礦的需求，使風(fēng)機(jī)在較低的運(yùn)行效率區(qū)間運(yùn)行，從而達(dá)到了節(jié)能的目的，同時(shí)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(gè)方面，不但啟動(dòng)*，節(jié)能效果顯著，而且對(duì)電機(jī)保護(hù)功能齊全。


	河南某煤礦，使用4臺(tái)（660V/160KW/8 較電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速710RPM）風(fēng)機(jī)，兩個(gè)一組（1#2#；3#4#）組成兩個(gè)對(duì)旋風(fēng)機(jī)，一用一備，為礦井通風(fēng)。其中，1#和 3#風(fēng)機(jī)為小扇葉結(jié)構(gòu)做抽風(fēng)機(jī)、2#和 4#為大扇葉結(jié)構(gòu)做送風(fēng)機(jī)。我們使用普傳 PI9430 220F6（690V/220KW 風(fēng)機(jī)水泵型）變頻器4臺(tái)對(duì)該煤礦的對(duì)旋風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，變頻器采用端子運(yùn)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(pán)上傳下載功能。


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


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


	
		
			
				
					F0.13
				
			
			
				
					加速時(shí)間 100 秒
				
			
			
				
					F3.05
				
			
			
				
					DC 預(yù)勵(lì)磁電流 70%
				
			
		
		
			
				
					F0.14
				
			
			
				
					減速時(shí)間 100 秒
				
			
			
				
					F3.06
				
			
			
				
					DC 預(yù)勵(lì)磁時(shí)間 4 秒
				
			
		
		
			
				
					F3.00
				
			
			
				
					啟動(dòng)方式 2，預(yù)勵(lì)磁啟動(dòng)
				
			
			
				
					F3.07
				
			
			
				
					停機(jī)方式 1，自由停車(chē)
				
			
		
		
			
				
					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(tái)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(bǔ)償模式為 0，不補(bǔ)償（出廠為 1）
				
			
		
		
			
				
					FB.04
				
			
			
				
					電流檢測(cè)補(bǔ)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(chǎng)調(diào)試的時(shí)候要注意一組中兩臺(tái)變頻器的啟動(dòng)順序，較好是同時(shí)啟動(dòng)，也可以啟動(dòng)一臺(tái)，等待半分鐘之后啟動(dòng)另一臺(tái)，千萬(wàn)不能等一臺(tái)完全啟動(dòng)之后再啟動(dòng)另一臺(tái)，這樣可能會(huì)使后啟動(dòng)這臺(tái)變頻器報(bào)故障。需要注意的是煤礦對(duì)旋風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速后，一般情況下要求兩臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行頻率盡量一致，從而保證電機(jī)轉(zhuǎn)速一致。避免一臺(tái)轉(zhuǎn)速高，一臺(tái)轉(zhuǎn)速低，形成風(fēng)阻,影響風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行。由于現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)與變頻器安裝距離比較遠(yuǎn)，建議變頻器、電機(jī)分別接地效果會(huì)比較好。


	 


	改造后的效果


	1：普傳科技PI9000系列變頻器起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)沒(méi)有任何沖擊。變頻器改造后風(fēng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，避免了起動(dòng)時(shí)大電流的沖擊，對(duì)電網(wǎng)沒(méi)有任何沖擊，而且還可以隨時(shí)起動(dòng)或停止，操控也比較方便；


	2：按需要的風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，避免了電能浪費(fèi)。進(jìn)行變頻改造后，風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量不再需要由風(fēng)門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)，也不需對(duì)葉輪角度調(diào)節(jié)，而是由變頻器驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)范圍理論上可以從 0%—**（因，軸流風(fēng)機(jī)特性，低速時(shí)效率會(huì)快速降低，一般會(huì)設(shè)置一個(gè)下限頻率）；因而可以根據(jù)生產(chǎn)需要隨時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)量，減少了不必要的能源浪費(fèi)；


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


	4：降低風(fēng)機(jī)機(jī)械沖擊，延長(zhǎng)使用壽命。進(jìn)行變頻改造后，風(fēng)機(jī)的大部分工作時(shí)間都在較低的速度運(yùn)行，因而大大降低了風(fēng)機(jī)的機(jī)械磨損和電氣沖擊，延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)的使用壽命，減少維修量，降低了維修成本；


	5：電機(jī)和風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度下降，潤(rùn)滑條件改善，傳動(dòng)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(zhǎng)了使用壽命；


	7：自動(dòng)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(hù)的工作量；


	8：可有效降低風(fēng)機(jī)運(yùn)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(jìn)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(wèn)題的**，同時(shí)，作為驅(qū)動(dòng)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(lái)，實(shí)際證明，采用普傳科技 PI9430 220F6 變頻器改造后，運(yùn)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(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，因而，普傳PI9000系列變頻器在對(duì)旋風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用是值得大力推廣的。


	 


	 


	 


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