矿用风机的变频改造及高压变频调速的应用--ayx体育(中国)有限公司官网-ayx体育(中国)有限公司官网

2 ．《 HA RSVERT-A 高压变频器技术手册》北京利德华福电气技术有限公司

煤矿由于受复杂的生产条件和环境影响，摘要：临时以来。矿用设备选型上都采用功率比较大的型号，电机全速运行，大马拉小车现象非常普遍，耗能十分严重。如何以技术进步和技术创新为先导，降低企业的生产本钱，提高劳动生产率是煤炭生产企业需要解决的迫切课题。

一、矿用对旋轴流通风机的变频改造的必要性

煤矿由于受复杂的生产条件和环境影响，临时以来。矿用设备选型上都采用功率比较大的型号，电机全速运行，大马拉小车现象非常普遍，耗能十分严重。如何以技术进步和技术创新为先导，降低企业的生产本钱，提高劳动生产率是煤炭生产企业需要解决的迫切课题。

作为矿井主通风，煤矿主通风机是煤矿的四大主要设备之一。每天 24 小时不停地运转，整个矿井的呼吸 ” 系统。然而随着开采及掘进的不时延伸，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ayx体育于煤矿正常生产所需的运行功率。

按实际通风参数配备电机功率，矿井一般按开采各阶段中通风最困难时期选择风机型号。一般矿山选型时。计算方法如下：

系指 I II 级电机的总功率（ kW N- 所需电机功率。

Pst 矿井最困难时期总阻力（ Pa

Q 矿井最困难时期总风量（ m3/

η st 按 Pst Q 参数查本样本的实际运行工况ayx体育；

一般取 K ＝ 1.1 1.15 K 功率贮备系数。

根据风量所需的多少，保守的调节系统。靠调节风门、叶片角度来实现的从通风机选型的过程和煤炭生产的实际情况，通风机恒速运行存在以下几个问题 :

1 ．电能的严重浪费

投产初期到井田稳定开采一般在十年以上，大型煤矿的服务年限大多在几十年以上。但是一般主扇风机设计上余量特别大，相当长的时间主扇风机一直处在较轻负载下运行。由于煤矿主扇风机一般采用档板调节，因此造成能源浪费，增加了生产本钱。

机械损伤严重 2 启动困难。

启动时间长，主扇风机采用直接启动。启动电流大，对电动机的绝缘有着较大的威胁，严重时甚至烧毁电动机。而高压电动机在启动过程中所产生的单轴转矩现象使风机产生较大的机械振动应力，严重影响到电动机、风机及其它机械的使用寿命。

3 自动化水平低

更不具备风量的自动实时调节功能，主扇风机依靠人工调节档板。自动化水平低。故障状态下，如风流短路，将对矿井正常生产造成严重影响。

已成熟地应用到工业生产的各个方面，变频调速器作为一种新型的电力变换装置。不但启动容易，节能效果显著，而且对电机保护功能齐全。因此，为保证矿井生产的平安，降低生产本钱，提高自动化水平，对矿井通风机的变频改造就成为势在必行的工程了

二、对旋轴流通风机的特点

有一种很好的设计方案。将一个叶轮装在另一个叶轮的后面，两级的轴流通风机中。而叶轮的转向相互相反，称为对旋型轴流通风机，或对置式轴流风机。

两级叶轮分别由容量及相同型号电动机驱动，煤矿对旋风机因其主要由该通风机采用两级叶轮对旋式结构。两个叶轮旋转方向相反，从进风口看，第一级叶轮顺时针方向旋转，第二级叶轮则逆时针方向旋转。当空气流入第一级叶轮获得能量后并经第二级叶轮排出，第二级叶轮兼备普通轴流风机中静叶的功能，获得整直圆周方向速度风量同时，增加气流的能量，从而达到普通轴流式通风机不能达到高ayx体育，高风压。

与普通轴流风机相比有以下几个优点

因而具有较短的结构尺寸。 1 可以省略导叶。

改变了保守的传动结构，既避免了传动装置的频繁损坏，消除了能量损耗，也提高了风机装置的传动ayx体育，同时也提高了使用ayx体育。对旋轴流式通风机因为没有静叶 ,2 传动ayx体育高。叶轮直接安装在电机轴上。不存在静叶损失 , 因此 , 其ayx体育比普通通风机要高；

其一般可达 70% 80% ,3 对旋轴流式通风机具有较大的逆向送风量 . 而普通通风机的逆向送风量仅为 30% 40%

因而对旋风机对应不同的使用状态，4 轴流对旋风机使用灵活。对旋风机两级工作轮分别由两台电机驱动。可进行各式各样的组合，使其中一级空转可组成前导加动叶级或动叶加后导叶级，亦可配备一个静叶作为附件，可以调节栅距以实现变风量调节。对旋风机可变转速和两转子的转速比来调节流量，这是对旋风机所特有的

三、矿用对旋轴流通风机的变频改造的案例

与巷道的通风是否顺畅，煤矿主通风机在煤矿的平安生产中起着至关重要的作用。矿井的瓦斯爆炸。风量的充沛与否都有着直接关系，一旦通风不畅，瓦斯浓度升高到一定水平，即会造成爆炸塌井，造成重大事故，危及矿工的生命平安。如此重要的平安生产关键设备，如果因某种故障而停机运行，将会给整个矿山的平安生产带来巨大威胁，因此，要求与之配套的高压变频器必须具备非常高的可靠性才干够满足安全生产的要求。

东风井 BD- Ⅱ -10NO24/2 200KW 西风井 BD- Ⅱ -10NO30/2 280KW 对旋轴流通风机选用了北京利德华福公司生产的 HA RSVERT-A 系列高压变频器。 2006 年 11 月 30 日，神华宁煤集团汝箕沟煤矿在矿井通风系统技术改造中。正式投运，运行稳定，一般都运行在 35 40Hz 节能效果良好。

一） HA RSVERT-A 系列高压变频器具有以下技术特点：

属高 - 高电压源型变频器，HA RSVERT-A 系列高压变频调速系统采用单元串联多电平技术。直接 6KV 输入，直接 6KV 高压输出。变频器主要由移相变压器、功率模块和控制器组成。

整流侧为二极管三相全桥，1. 功率模块结构：功率模块为基本的交 - 直 - 交单相逆变电力。通过对 IGBT 逆变桥进行正弦 PWM 控制，可得到单相交流输出。每个功率模块结构及电气性能上完全一致，可以互换。

移相变压器的副边绕组分为三组，2. 输入侧结构：输入侧由移相变压器给每个功率模块供电。根据电压等级和模块串联级数，一般由 24 脉冲系列、 30 脉冲系列、 42 脉冲系列、 48 脉冲系列等构成多级相叠加的整流方式，可以大大改善网侧的电流波形（网侧电压电流谐波指标满足 IEEE519-1992 和 GB/T14549-93 要求）使其负载下的网侧功率因数接近 1 无需任何功率因数补偿、谐波抑制装置。由于变压器副边绕组的独立性，使每个功率单元的主回路相对独立，类似惯例低压变频器，便于采用现有的幼稚技术。

通过对每个单元的 PWM 波形进行重组，3. 输出侧结构：输出侧由每个功率模块的 U V 输出端子相互串接而成星型接法给电机供电。可得到阶梯正弦 PWM 波形。这种波形正弦度好， dv/dt 小，对电缆和电机的绝缘无损坏，无须输出滤波器，就可以延长输出电缆长度，可直接用于普通电机。同时，电机的谐波损耗大大减少，消除负载机械轴承和叶片的振动。

通过控制使输出端子短路，当某一个功率模块出现故障时。可将此单元旁路退出系统，变频器可降额机械运行；由此可防止很多场合下停机造成的损失。

同时可以实现远程监控和网络化控制。内置 PLC 则用于柜体内开关信号的逻辑处置，4. 控制器：控制器由高速单片机、嵌入式人机界面和 PLC 共同构成。单片机实现 PWM 控制。嵌入式人机界面提供友好的全中文 WINDOWS 监控和操作界面。可以和用户现场灵活接口，满足用户的特殊需要。

低压局部和高压部分完全可靠隔离，控制器与功率单元之间采用光纤通讯技术。系统具有极高的平安性，同时具有很好的抗电磁干扰性能，可靠性大大提高。另外，交流 220V 控制电源掉电时，控制器可由配备的 UPS 继续供电，散热风机电源取自移相变压器）变频器可以继续运行。

二）概括起来其主要应用效果如下：

防止了起动电流的冲击，1 ．变频起动对电网没有任何冲击。由于变频器改造后风机可以实现变频软起动。不只对电网没有任何冲击，而且还可以随时起动或停止；

防止浪费。进行变频改造后， 2 ．按需调节风量。风机的送风量不再需要由风门来调节，而是由变频器通过变频调节风机的转速来实现，调节范围可以从 0% 100% 因而可以根据生产需要随意调节风量，减少了不必要的浪费；

节约了大量能源。由于变频改造后不再使风机一直处于满负荷工作状态， 3 ．变频节能运行。节能率高达 63% 以上；

延长使用寿命。进行变频改造后， 4 ．降低风机工作强度。风机的大部分工作时间都在较低的速度下运行，因而大大降低了风机工作的机械强度和电气冲击，将会大大延长风机的使用寿命，降低维修强度；

减少传动环节的费用； 5 ．可使电动机与风机直接相连接。

润滑条件改善， 6 ．电机和风机运转速度下降。传动装置的故障下降；

对管道的压力和密封等条件缓解，7 ．系统压力降低。延长使用寿命；

减少了检修和维护的工作量。 8 ．系统完善的监控性能和高可靠性提高了工作ayx体育。

一般情况下要求两台电机的运行频率尽量一致，9 ．需要注意的煤矿对旋风机变频调速后。从而保证电机转速一致。防止一台转速高，一台转速低，形成风阻，影响风机的正常运行。

四、结束语

矿用通风机采用变频调速，总之。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国的煤矿企业相当多，高压变频器在这一方面的应用应当是十分广泛的

参考资料：

1 ．《高压变频调速和斩波内馈调速在煤矿生产中的应用》焦煤机电 — 2006 省煤炭系统机电运输经验交流会论文