淺析煤礦主要通風(fēng)機(jī)節(jié)能控制技術(shù)改造

摘 要：煤礦通風(fēng)機(jī)在煤礦生產(chǎn)過程中有著重要的地位，合理地使用該機(jī)械能夠確保煤礦工作人員的生命安全。結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)煤礦通風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率差、電耗多等問題，以某礦為實(shí)例，提出了通風(fēng)機(jī)及其電控系統(tǒng)改造的三種方案，在進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果對(duì)比后，確定了最后的通風(fēng)機(jī)與通風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)控制方案。技術(shù)改進(jìn)投入實(shí)施后，取得了極好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

關(guān)鍵詞：煤礦通風(fēng)機(jī)；節(jié)能；改造；技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果

1 煤礦概述

某礦井使平硐-斜井聯(lián)合開拓，通風(fēng)手段是中央斜井進(jìn)風(fēng)，東、西兩翼風(fēng)井進(jìn)風(fēng)的中央對(duì)角抽出式通風(fēng)系統(tǒng)。方式。礦井設(shè)置了兩臺(tái)軸流式通風(fēng)機(jī)，通常情況下一臺(tái)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，另一臺(tái)作為備用備，且應(yīng)定期倒用。為了確保機(jī)器的正常使用和交替運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)器的型號(hào)、規(guī)格都應(yīng)確保一致，使用的控制辦法是低壓自耦變壓器降壓啟動(dòng)模式，具體參數(shù)如表1顯示。

隨著礦井開采的持續(xù)進(jìn)行，其所需要的風(fēng)量比之前有了一定的上升，大約為100m3/s，當(dāng)一采區(qū)3號(hào)煤層和下組煤的某些煤層共同進(jìn)行開采之際，礦井初期負(fù)壓與中期負(fù)壓都會(huì)上升一定水平，大致為1600Pa與2500Pa。當(dāng)下組煤和3采區(qū)的煤層共同實(shí)現(xiàn)開采之際，初期負(fù)壓達(dá)到1600Pa，最嚴(yán)重的時(shí)候，通風(fēng)負(fù)壓大致是3200Pa。同時(shí)，通風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率過低，電耗太高。通過對(duì)上文的探討，當(dāng)下所使用的通風(fēng)機(jī)已經(jīng)無法滿足礦井生產(chǎn)的實(shí)際需求，因此對(duì)于通風(fēng)機(jī)的改造是意義重大的。

2 改造方案

2.1 主要風(fēng)機(jī)改造方案

作者在參考了礦井通風(fēng)的具體情況后，根據(jù)對(duì)主風(fēng)機(jī)的改造需求，確定了以下幾種方案。

（1）方案一：以功率為2X185千瓦的電機(jī)取代原本功率是

2X132千瓦的電機(jī)，對(duì)通風(fēng)機(jī)輪弧與電機(jī)基座實(shí)施合理改造，并且讓舊有的軸流式通風(fēng)機(jī)繼續(xù)工作。按照礦井的進(jìn)一步發(fā)展需求，計(jì)算其具體需風(fēng)量。同時(shí)，以此為參照，確定通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行角度為垂直角度的一半，這樣就可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的最大化，使得通風(fēng)機(jī)在低效區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)，防止其效率低于百分之八十，確定使用時(shí)間為6a。在服務(wù)年限到期以后，下組煤的開采大體上完成了。因此，在三采區(qū)的開拓和開采工作進(jìn)行之際，通風(fēng)機(jī)大體上是沒有辦法尋找到運(yùn)行工況點(diǎn)的。

（2）方案二：使用功率為2X250千瓦的電機(jī)取代舊有電機(jī)，并且對(duì)電機(jī)基座展開改造，對(duì)輪轂實(shí)施加工，提升葉片片數(shù)，確定是32片，依舊使用的通風(fēng)機(jī)機(jī)殼。通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行角度偏大，風(fēng)量逼近最大數(shù)值，運(yùn)轉(zhuǎn)初其效率偏低，到中后期時(shí)效率就有顯著提高，服務(wù)年限最多為25a。25a以后，需要繼續(xù)對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造。

（3）方案三：直接使用FBCDZ-No24型號(hào)通風(fēng)機(jī)來取代原先使用的通風(fēng)機(jī)，該通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率較高，節(jié)能效果優(yōu)秀，同時(shí)對(duì)電機(jī)進(jìn)行改造，采用功率2X250千瓦的電機(jī)取代原先使用的電機(jī)，并設(shè)置于原先的位置。在經(jīng)過科學(xué)的計(jì)算與探究后，能夠有效地達(dá)到礦井不同時(shí)期的通風(fēng)需求。

2.2 主要通風(fēng)機(jī)供配電和電控系統(tǒng)改造方案

按照礦井通風(fēng)設(shè)備等相關(guān)情形，作者編制了以下幾種主要的通風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)改造方案。

2.2.1 對(duì)工業(yè)廣場變電所實(shí)施改造

（1）通風(fēng)機(jī)使用低壓供電：先確定工業(yè)廣場變電所的負(fù)荷與變壓器室的所占實(shí)際空間，同時(shí)作為參照以兩臺(tái)都是S13-630/10型電力變壓器取代原先使用的變壓器。為了達(dá)到高效變壓器室散熱的目的，在變壓器室設(shè)置自動(dòng)控制軸流風(fēng)扇，對(duì)進(jìn)線柜低壓斷路器整定值實(shí)施對(duì)應(yīng)的調(diào)整。

（2）通風(fēng)機(jī)采取高壓配電的方式：以功率為2X250千瓦的電機(jī)取代原先的電機(jī)，此電機(jī)為高壓電機(jī)，電壓是10kV，需要增加設(shè)置一套高壓配電設(shè)備，拓寬高壓配電室，所需費(fèi)用大致達(dá)到150萬元人民幣。

2.2.2 通風(fēng)機(jī)的控制辦法主要有三種方案

（1）自耦變壓器降壓啟動(dòng)控制手段。利用該辦法進(jìn)行啟動(dòng)機(jī)器，能夠較好地防止電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流時(shí)，對(duì)輸電網(wǎng)絡(luò)造成的沖擊，由此在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)額定轉(zhuǎn)速的目的，也可以通過人工操作的渠道來對(duì)電動(dòng)機(jī)停止的展開控制，另外，控制系統(tǒng)還可以達(dá)到短路保護(hù)等相關(guān)功能。而通風(fēng)量的調(diào)節(jié)則可以由對(duì)葉片角度控制來完成，電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速的條件下運(yùn)作下，其節(jié)電效果是較差的。作者計(jì)算后認(rèn)定，設(shè)備購置的花費(fèi)在50萬元上下。

（2）工、變頻控制手段。使用控制柜，總共五臺(tái)，其中工頻與變頻的控制柜都是兩臺(tái)，最后一臺(tái)是運(yùn)行控制柜，其控制手段是PLC，這五臺(tái)控制柜都設(shè)置于控制室中。工頻啟動(dòng)與變頻啟動(dòng)都不會(huì)相互干擾，如果其中一種啟動(dòng)手段無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，那么就能自動(dòng)轉(zhuǎn)換為另外一種控制手段，達(dá)到在故障情況下通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。設(shè)備購買的花費(fèi)在120萬元上下。

（3）變頻控制手段。變頻與PLC系統(tǒng)各自控制著兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)。控制系統(tǒng)具備了持續(xù)監(jiān)測與自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，倘若檢測到了超溫信號(hào)，就能自動(dòng)發(fā)出警報(bào)信息。通風(fēng)機(jī)能夠達(dá)到軟啟動(dòng)的效果，從而實(shí)現(xiàn)了較好的節(jié)能效果。設(shè)備購買的費(fèi)用在120萬元左右。通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)采取高壓變頻控制系統(tǒng)，通風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)的自動(dòng)化程度較高，節(jié)電效果優(yōu)良，不過成本花費(fèi)高，在250萬元上下。

3 改造方案選擇

3.1 通風(fēng)機(jī)改造方案確定

通過對(duì)三個(gè)方案的比對(duì)，作者認(rèn)為方案一、二，通風(fēng)機(jī)都面臨著工作效率較差的問題，需要進(jìn)一步進(jìn)行改造，其支出的成本較高。方案三只需要使用新的通風(fēng)機(jī)取代原先的通風(fēng)機(jī)就行，最關(guān)鍵在于，更換的新的通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)可以較好地達(dá)到礦井不同生產(chǎn)階段的通風(fēng)需求，具備了風(fēng)量大、風(fēng)壓高的優(yōu)勢。新的通風(fēng)機(jī)由于采用了先進(jìn)的技術(shù)，具備了效率高、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，有著極好的節(jié)能效果，在工作時(shí)能夠確保工人安全。因此，通風(fēng)機(jī)的改造確定采取方案三。

3.2 通風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)控制方案確定

作為低壓控制系統(tǒng)，方案一通風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)的改造能夠在系統(tǒng)檢修的同時(shí)展開。此外，為其配套變頻控制技術(shù)，對(duì)通風(fēng)機(jī)的開關(guān)進(jìn)行合理控制，能夠有效地加強(qiáng)系統(tǒng)的自動(dòng)化，從而實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，通風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)手段轉(zhuǎn)換成軟啟動(dòng)，由此達(dá)到了電能消耗減少的目的。方案二確定為高壓控制系統(tǒng)，另外還要拓寬原先的配電室，無疑增加了成本支出。方案三確定了高壓變頻控制手段，要求較多的先期資本投入。從全局出發(fā)來看，選擇方案一作為通風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)控制方案的成本支出最低，最適合在煤礦生產(chǎn)中采用。

4 應(yīng)用效果分析

改造后的通風(fēng)機(jī)和電控系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)后，獲得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不復(fù)雜，穩(wěn)定性良好，方便日常維修。在專門的隔流腔中設(shè)置了電機(jī)，所以，通風(fēng)機(jī)電機(jī)的通風(fēng)散熱系統(tǒng)有著不錯(cuò)的獨(dú)立性，可以盡可能防止通風(fēng)機(jī)風(fēng)道中的易爆氣體泄露，安全性能好。改造后，通風(fēng)機(jī)一年能夠節(jié)約電能50萬度左右，電費(fèi)就能省下約30萬元。

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