矿用通风机变频调速技术应用研究

维普资讯 http://www.cqvip.com ８９　矿用通风机变频调速技术应用研究　王晓东，蔡康旭，黄水生　（湖南科技大学能源与安全工程学院，湖南湘潭４１１２０１）　摘要阐述了矿用风机变频调速技术应用的重要意义，对矿用风机变频调速技术节能原理进行了详细分析，分别对局部通风机和主通风机　节能方案进行了实例分析。　关键词变频调速矿用通风机节能　中图分类号ＴＤ７２４　文献标识码Ａ　Ｔｈｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　Ｍｉｎｅ　Ｆａｒｍｅｒ　Ｗａｎｇ　Ｘｉａｏｄｏｎｇ　Ｃａｉ　Ｋａｎｇｘｕ　Ｈｕａｎｇ　Ｓｈｕｉｓｈｅｎｇ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｎｅｒｇｙ＆Ｓａｆｅｔｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ　ｕｎｉｖｅｒｓｉｙｔ　ｏｆ　ｃＳｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉｎａｇｔａｎ　４１１２０１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅ　ａｃｔｕａｌｉｔｙ　ｏｆｔｈｅｍｉｎｅｆａｎ　ｕｓｉｎｇｉｎ　ｈｏｍｅ，ｔｈｅ　ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｃｅ　ｏｆ　ｓａｖｉｎｇ　ｅｎｅｒｇｙ　ａｎｄ　ｈｅｉｇｈｔｅｎｉｎｇ　ｅｃｏｎｏｍｙ　ｂｅｎｅｆｉｔ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｎ—　ｔｒｏｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｂｏｕｔｔｈｅｍｉｎｅｆａｒｍｅｒｉｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｏｎｍｉｌｌｅｆａｒｍｅｒａｒｅ　ａｒＩａ１），ｚｅｄ　ｐａｒｔｉｃｕ—　ｌａｘｌｙ，ａｎｄ　ａｎａｌｙ＇￣ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅ　ｅｎｅｒｙｇ—ａｓｖｉｎｇ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ＯＩ１　ｐａｒｔｉａｌｆａｒｍｅｒａｎｄｍａｉｎｆａｒｍｅｒ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｂｙｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｍｉｎｅｆａｒｍｅｒ　ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇ　目前全国煤矿企业中，普遍存在风机运行效率低，　浪费严重的问题。在风机的实际使用中，运行效率只　有少数达到７０％，通常为５０％，少数仅为３０％左右。　矿井通风消耗电能占全矿总能耗的３０％一４０％，少数　矿井达到５０％。因此对矿用通风机进行变频调速技术　创新，提高其运行效率，具有极其重要的现实和长远意　义　１　变频调速技术在通风应用中的节能原理　常用的风机风量调节方法是采用挡板控制，根据　挡板在风道中安装的位置分为出口挡板控制和入口挡　板控制。利用出口挡板控制时，不能在宽范围内调节　风量，另外在低风量区轴功率较小，从节能的观点上看　图１　节能效果对比曲线图　不适于风量控制。通常用人口挡板控制比出口挡板风　Ｈ２　Ｑ２的面积。显然风机所需的功率增大了。这种调　量的控制范围广，且关小入口挡板时轴功率大体与风　节方式控制虽然简单、但功率消耗增大，是以高运行成　量成比例下降。但是变频控制更具有不可比拟的优　本换取简单控制方式。　势，它可以根据负荷功率需求的大小，实时控制风机的　采用变频调速后，风机转速由ｔ，下降到ｔ２，这时工　输出功率，可以最大限度地节省电力。三种不同控制　作点由Ａ点移到Ｃ点，流量Ｑ２满足要求，而压力则由　方式的节能效果对比曲线图如图１所示。　Ｈｌ降到｝｛３，这时变频调速后风机所需的功率正比于　节能原理图如图２所示。当风机工作在管路特性　Ｈ３与　的乘积，在相同风量情况下减少功率小ＡＷ＝　曲线Ｒ】时，工况点为Ａ点，流量、压力分别为Ｑ　、Ｈ１，　Ｈ３　ＣＢ。　此时风机所需的功率正比于Ｈｌ与Ｑ。的乘积，即正比　于ＡＨ。ＯＱ】的面积。现若要求风量减小到Ｑ２，传统技　２局部通风机变频调速应用　术上通过增加管网风阻，使风机的工况点移到Ｒ２上的　现以一台ｄ０ｋＷ局部通风机为例，掘进一条１０００ｍ　Ｂ点，则同时风压增大到Ｈ２，这时风机所需的功率正比　的巷道，平均日进尺１０ｍ，需要１００天。以定速工作，则　该风机耗电约９．６万ｋＷｈ，工业用电按０．５元／ｋＷｈ，则　＊收稿日期：２０ｏ７—１２—１３　共需要用电４．８万元。在采用ＺＪＴ一３０型隔爆兼本安　作者简介：王晓东，（１９８２一），男，河南郑州人，湖南科技大学硕士　智能变频调速系统控制以后，其耗电见表１所示。　研究生。　维普资讯 http://www.cqvip.com 能节省大笔开支。　矿井主扇风机的额定通风能力一般是根据末期通　风阻力和达产时的风量设计计算确定的，但是在每个　井巷的施工初期和施工后期，所需配备的风量是有很　大差别的。在工程初期，由于工程量和井巷深度小，通　风阻力小，所需配备的风量相对较小；而在工程后期，　由于井巷和工作面的增多，深度增加，通风条件错综复　杂，沿途阻力增大，所需配风量将倍增。如果不采取措　施来控制主风机的输出功率，在初期可能造成很大的　ｔｌ一风机额定转速运行特性曲线；　一风机调速运行在ｔ！时特性　曲线；Ｒ　一风机管路阻力最小时阻力特性曲线；Ｒ２一风机管路　阻力增大到某一数组时的阻力特性曲线。　浪费。然而变频器则可以根据矿井工程进度所需风　量、风压大小的不同，调节风机的转速，实现对其输出　功率的控制，既节约电力，又满足矿井通风的需要。　３主通风机变频调速应用　图２风机风压一风线节能原理图　表１变频调速控制下风机耗电统计　掘进进度（ｍ）　施工时间（ｄ）　风机功率（ｋＷ）　耗电量（　Ｏ～２００　２ｏｏ～４００　４００～６ｏ０　６ｏ０～８０ｏ　８ｏｏ～１０００　２０　２０　２０　２０　２０　４．５　９．２　ｌ４．７　２９．５　４０．０　２ｌ６ｏ　４４ｌ６　７Ｏ５６　ｌ４ｌ６ｏ　ｌ９２ｏｏ　）　某矿主风机使用ＦＤＩＩ　Ｎｏ２４新型对旋风机，配套　ＹＢ３５５Ｍ一８电机两台，风量６０　１２０ｍｓ／ｓ，风压１０００　２６００Ｐａ，匹配ｒｒＪＣ型串级调速控制系统，额定转速６８０ｒ／　ｍｉｎ，额定功率３７０ｋＷ，最大风量７２００ｍ３／ｒａｉｎ，串级调速　控制系统只能将转速下调到４６０ｒ／ｍｉｎ，当前导器半关闭　时，实际风量约为３７００ｍ３／ｒａｉｎ，电动机功率２００ｋＷ，排风　率ｌ７ｍ３／ｋＷ。　总计　１ｏｏ　均：ｌ９．５８　４６９９２　由表１可以看出，在变频调速控制下，该巷道掘进　过程中局部通风机所需电量为４．７万度，费用为２．３５　采用变频调速系统后，可以实现前导器的全开，转　速可以下凋至４１０ｒ／ｒａｉｎ，风量３７００　／ＩＩｌｉｎ时功耗约　万元，比变频控制使用前节约电费２．４５万元。各掘　８０ｋＷ，且排风率可达到４０ｍ３／ｒａｉｎ。理论运转参数与原串　级调速时对比，功率下降了近１２０ｋＷ，年节约５２万元。　（２）这种叠加支护技术施工时，只要一级支护的短　锚杆施工完即可继续掘进，主要工序作业时间缩短，平　行作业工序个数增加，加快了掘进速度。　参考文献：　［１］董方庭．巷道围岩松动圈支护理论及应用技术［Ｍ］．北京：煤炭工　业出版社，２００１．　进、回采巷道风机数量多，且１３夜不停运转，由此可见　（上接第８６页）顶底板相对移近量８０ｍｍ，巷道喷层没　有出现开裂现象。　５结论　（１）这种叠加支护技术既充分发挥了锚杆支护的　优点，又充分利用了锚索的长度、韧性、刚度等属性，　锚杆与锚索互相补充、互相强化，刚柔并济，形成了高　强度、高弹性的稳定承载体。　（上接第８８页）前准备情况不一样，与进风孔的相对位　置关系不相同，所以，在造气时，它们的造气能力也不　燃烧均匀，各通道的造气条件趋于平衡，避免发生烧偏　炉的现象。　样，这样，必须根据每个孔造气状况，决定其出气量，　使其出气量和热值搭配最好，保证总供气量和热值的　最佳化。当各孔产出煤气混合比固定以后，因供气量　一在造气过程中，随时监控各孔口压力、温度及加压　机前压力的变化情况，及时监测各孔造气状况，便于对　各孔的出气量进行调整。　通过上述运行方式和控制操作方法的运用，目前，　提高后煤气热值有下降的趋势，因此，可在满足用户对　热值的要求的基础上，尽量提高供气量，以实现效益最　大化。　５结论　鄂庄煤矿１｝≠气化炉产气量和热值稳定，平均１３产煤　气量２００００ｍ３，平均热值达６．７２　ＭＪ／ｍ３，效果显著。　由于采用正反向鼓风提温蓄热，气化通道各部分