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矿井抽风机的节能改造
新闻来源:    点击数:200    更新时间:2009-6-18 下午 03:57:27    收藏此页

一、概述

矿山因生产的特殊性,矿井通风系统关系到矿山的安全生产,因而通风系统在煤炭生产中具有举足轻重的地位。通风系统的核心?抽风机的电耗在整个煤炭生产中占有相当大的分量,对于风机流量的控制传统上采用阀门控制,因而运转效率低,耗电大。据统计,抽风机年平均效率低于50%。
要降低吨煤电耗,必须加强供用电管理,节省电费支出。针对矿山通风系统抽风设备的运行特点,很有必要寻找一种措施,合理、有效地改善电动机的运转效率,以降低电力损耗,提高电能的利用率,节省电费支出,这对煤炭企业提高经济效益具有重要作用。
二、设备基本情况
焦煤集团古汉山矿抽风机房装配两台710kW离心通风机组,一用一备,改造前风机一直处于工频运行状态,通过改变前导叶角度调节风量的大小,以满足现场的需要。
其电机和风机的主要参数为:

一、改造基本方案
3.1 改造基本方案
一拖二自动工/变频切换方案。即: 配备一台高压变频器,两台切换开关。通过切换开关把高压变频器切换到要运行的抽风机上去。变频调速系统电源取自6kV电压等级的主动力电源系统,由现场主控系统进行协调控制,根据运行工况按设定程序,实现对抽风机电动机转速控制。主要功能为:
   高压变频器可以拖动A抽风机电动机实现变频运行,也可以通过切换拖动B抽风机电动机实现变频运行,但不能同时拖动运行。两侧抽风机电动机均具备工频旁路功能,可实现任意一台电动机的变频运行,另外一台处于工频备用,当高压变频器故障时,系统可联锁另一台工频电机运行。
3.2 工作原理简述

1 系统工作原理图
高压变频器工作原理如图1所示,1#、2#抽风机共同采用一套变频调速装置。其中QF表示高压开关、TF表示高压变频器、M表示抽风机电动机; 4QF和1QF之间、5QF和2QF之间、4QF和5QF之间均存在电气闭锁和逻辑闭锁关系(4QF分闸允许5QF合闸、5QF分闸允许4QF合闸),防止高压变频器输出侧与6kV电源侧短路。1QF、2QF、3QF为现场已有设备,3QF、4QF、5QF只具备手动合闸功能。高压变频器高压开关3QF安装于“厂用6kV 配电室”,与母线连接。“高压变频器室”内所有开关的2路直流控制电源、2路动力直流电源均由#2机直流母线供电。
  1#抽风机变频运行时,断开1QF、闭合3QF、4QF开关,1#抽风机处于变频运行状态;2#抽风机处于工频备用状态。当1#抽风机变频运行故障跳闸时,系统联锁起动2#抽风机2QF开关工频运行。2#泵变频运行时,断开2QF、闭合3QF、5QF开关,2#抽风机处于变频运行状态;1#抽风机处于工频备用状态。当2#抽风机变频运行故障跳闸时,系统联锁起动1#抽风机1QF开关工频运行。
一、安全可靠性分析
变频调速解决了启动时大电流对电机的冲击,延长了电机的使用寿命。异步电机直接启动时,其最大启动电流约为额定电流的7倍,采用星三角启动也达到了4-5倍。而变频启动时,基本上无冲击电流,其电流是从零开始,随着转速的上升而增加,最大不会超过额定电流,这就消除了对电机的冲击应力,延长了电机的使用寿命。
  采用变频调速控制后,如果高压变频器长时间运行在1/2工频以下,随着电机转速的下降,电机散热能力也下降,同时电机发热量也随之减少。所以电机的本身温度其实是下降的,仍旧能够正常运行而不至温度过高。
  提高了抽风机的运行可靠性,延长了风机的寿命。
  变频调速运行时,其出风口前导叶角度全开,利用转速调节风压量和流量,改善了机械调节时对系统的冲击; 也由于高压变频器的软起动,有效的消除了风机的喘振效应,延长风机寿命和减小系统附件的损耗,从而减少了维护工作量,提高了系统的安全可靠性。
  维护量减少。通常情况下,变频调速系统的应用主要是为了降低风机的转速,由于启动缓慢及转速的降低,相应地延长了许多零部件,特别是密封件、轴承的寿命。
  变频调节时,由于小风量时的转速低,这就降低了风机及系统的噪声,改善了运行环境。
  变频调节时,调节手段变得简单、可靠,提高了自动装置的投入率。
五、经济效益
5.1理论分析
由流体力学可知,风量与转速的一次方成正比,风压H与转速的平方成正比,轴功率N与转速的三次方成正比。采用变频器进行调速,当风量下降到80%时,转速也下降到80%,而轴功率N将下降到额定功率的51.2%,如果风量下降到60%,轴功率N可下降到额定功率的21.6%,即使考虑到由于转速降低会引起的效率降低及附加控制装置的效率影响等因数,变频调速的节电效果仍然非常显著。
5.2 数据分析
改造前、后在不同工况下抽风机及电动机的运行参数:
由以上数据可以看出,在满足风量需求的前提下,变频运行在45HZ左右,节能效率在20%以上。
一、结束语
高压变频器用于主扇风机改造有明显效果,实现了风机启动过程中的软启动,降低了机械、电气冲击,提高了功率因数,谐波影响小,节能效果比较明显。
 
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