變頻技術(shù)在冀中股份邢臺礦主通風(fēng)機系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：從解決冀中股份邢臺礦西井井下大巷風(fēng)量及風(fēng)速不符合要求的實際出發(fā)，引入變頻調(diào)速對礦井通風(fēng)機風(fēng)量的調(diào)節(jié)技術(shù)，并對該礦西井主通風(fēng)機在滿足礦井通風(fēng)需求時電動機的頻率進(jìn)行計算，最后對主通風(fēng)機引入變頻技術(shù)后的經(jīng)濟及社會效益進(jìn)行簡要分析。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；煤礦；主通風(fēng)機；節(jié)能

引言

礦井主要通風(fēng)機是煤礦安全生產(chǎn)必不可少的裝備，它擔(dān)負(fù)著全礦井或礦井一翼通風(fēng)任務(wù)。以往和現(xiàn)在的礦井通風(fēng)設(shè)計大部分選用國產(chǎn)主要通風(fēng)機，其電控采用直接啟動或串聯(lián)電抗器啟動；礦井通風(fēng)量的調(diào)節(jié)采取手動改變風(fēng)機葉片角度到達(dá)調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。按照以往通風(fēng)裝備設(shè)計和安裝，存在風(fēng)機啟動對電網(wǎng)造成沖擊，危害礦井供電安全；對設(shè)備本身產(chǎn)生機械沖擊，減少設(shè)備使用壽命等缺陷。特別時在礦井建設(shè)時期和礦井投產(chǎn)初期，即使將主要通風(fēng)機的葉片角度調(diào)節(jié)到最小，其通風(fēng)量也會比較大，不利于礦井風(fēng)流調(diào)節(jié)，影響礦井通風(fēng)的穩(wěn)定性，同時會造成大量電能的浪費。為改變這種缺陷，特提出對原安裝的主通風(fēng)機進(jìn)行變頻技術(shù)改造。

1、主通風(fēng)機運行現(xiàn)狀

冀中股份邢臺礦西井主通風(fēng)機安裝兩臺礦用動葉可調(diào)GAF23.7-12.5-1型軸流式通風(fēng)機，配套電機型號為Y450-8，額定轉(zhuǎn)速738r/min，功率為450KW。安裝時考慮礦井處于建井初期，需風(fēng)量較小，將扇葉角度由最優(yōu)運行角度（0°）調(diào)整至-15°，井下風(fēng)量6100m?/min，據(jù)礦通風(fēng)科對西井井下通風(fēng)量的計算，井下理論通風(fēng)量在3600 m?/min即可滿足通風(fēng)要求。

主通風(fēng)機的高效區(qū)是按照礦井的困難期風(fēng)量、負(fù)壓工況設(shè)計的，在風(fēng)量需要較小的建井初期（容易時期）通過調(diào)節(jié)扇葉角度來減小風(fēng)量，使得風(fēng)機不處于高效的最佳運行區(qū)域，效率很低，造成電能浪費。同時西井井下風(fēng)速也無法達(dá)到《煤礦安全規(guī)程》第136條對井巷中的風(fēng)流速度的要求，存在安全隱患。需要對其進(jìn)行變頻技術(shù)改造。

2、主通風(fēng)機變頻改造頻率計算

3、效益分析

冀中股份邢臺礦西井主通風(fēng)機由于目前運行于礦井初期，主通風(fēng)機通風(fēng)量偏高，造成通風(fēng)量大，一方面造成安全隱患，另-方面出現(xiàn)大馬拉小車的局面。變頻改造后以上問題得到徹底解決。

3.1、由通風(fēng)機比例定律可知，風(fēng)機軸功率p、轉(zhuǎn)速n具有如下關(guān)系

由公式3可見，通過降低電動機轉(zhuǎn)速可顯著降低風(fēng)機電能消耗。冀中股份邢臺礦西井風(fēng)機變頻改造后，電動機頻率調(diào)至23HZ，電機轉(zhuǎn)速由原來的738r/min調(diào)至435r/min，軸功率實測為32.8KW，在滿足礦井通風(fēng)需求的前提下，節(jié)電效果十分明顯。

3.2、變頻改造后，電機起動由直接起動變?yōu)檐浧饎?，起動電流可得到有效控制，控制在額定電流以下，減少了對電網(wǎng)及設(shè)備的沖擊，延長了設(shè)備的使用壽命，節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費用。

3.3、功率因數(shù)明顯提高，降低無功損耗。由于高壓變頻采用了先進(jìn)的隔離移相變壓器技術(shù)和交-直-交電壓源GBT逆變技術(shù)，在克服了傳統(tǒng)變頻器對電網(wǎng)諧波干擾的同時，功率因數(shù)將由原來的0.85提高到0.95以上，大大提高了設(shè)備對電網(wǎng)容量資源的利用率，減少了因無功電流引起的線路損耗。

3.4、風(fēng)機系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)。采用了高壓變頻調(diào)速控制風(fēng)機風(fēng)量，其控制精度大大提高，并且調(diào)節(jié)方便、靈活準(zhǔn)確，使風(fēng)機工作在最佳工況狀態(tài)。

4、結(jié)束語

通過變頻技術(shù)改造，冀中股份邢臺礦西井主通風(fēng)機在滿足礦井通風(fēng)需求的前提下，不僅達(dá)到良好的節(jié)能效果，而且使整套通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大提高。因此隨著國家對節(jié)能減排工作的越來越重視，煤礦企業(yè)應(yīng)該自行研究通過何種技術(shù)降低能耗，其中變頻技術(shù)目前已經(jīng)初步起到作用，取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，這也是適應(yīng)了國家建設(shè)節(jié)約型社會的潮流。

參考文獻(xiàn)

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[3]勞動部，煤炭工業(yè)部.1997年8月職業(yè)技能鑒定規(guī)范主扇風(fēng)機操作工【M】，北京：煤炭工業(yè)出版社，1997。

作者簡介：張冬冬（1985.10-），男，漢族，河南省洛陽市，機械工程師，大學(xué)本科。主要研究方向：煤礦機電。

（作者單位：冀中能源股份有限公司邢臺礦）