變頻裝置在煤礦主通風機中的應用

袁　輝

（陽煤集團山西平舒煤業(yè)有限公司， 山西　晉中　045400）

引言

2005年，我國在煤礦的開采耗能量占到了全國能源總消耗量的3.86%。由此看來，煤礦業(yè)依舊是我國最大的能源工業(yè)，煤礦業(yè)是我國產(chǎn)能最大的領域，同時也是耗能最大的領域。在煤礦開采中，通風機有很大的作用，但是通風機有非常大的耗電功率，其耗電量占到整個生產(chǎn)過程中總耗電量的1/4，對于煤礦業(yè)來說，節(jié)能是非常重要的，基于此，針對通風機的大耗電率來講，可以對其進行調(diào)整，使用高壓變頻調(diào)速器來限制其主風扇，對其展開節(jié)能整改。其中生產(chǎn)于新風光科技公司的JD-BP37變頻器和一款型號為CHF100-132G-4的英威騰CHF變頻器可以作為節(jié)能整改當中所用到的變頻器[1]。

1　新風光科技公司JD-BP37變頻器的特性

這款變頻器的中央處理器非常先進，所以在運行上有更快的效率，并且精度也更高，系統(tǒng)升級時也非常便捷。它具有飛車啟動功能，它可以對電機的速度進行辨別，同時還可以在電機持續(xù)運行之時進行啟動。有高配置的高壓調(diào)速器，可以展開“高-高”變換，并且是由多組功率模塊并聯(lián)而成的多體結(jié)構(gòu)。設計的過電壓、過電流以及欠電壓和缺相保護等多種保護功能的變頻裝置有很強的相關保護性，在瞬間停電、短路以及過熱的情況下都會起到保護作用，同時當遇到斷電和停機等突發(fā)狀況時其還會發(fā)出警報。這款變頻器的變頻裝置可以對故障進行自我診斷，如果發(fā)生故障，就會顯示中文的故障信息，同時進行遠方報警，這樣一來，相關工作人員就可以依據(jù)提示對其展開檢修，避免了尋找故障根源而耗去大量時間的狀況。同時該變頻裝置可以感知并監(jiān)控環(huán)境溫度，如果溫度超出設置范圍，其便會開始自動報警。該款變頻器的單位內(nèi)電解電容有更高的使用壽命，因為它使用了先進的專利技術。同時，高壓提升機也使用了更長壽命的電力電容。有雙路AC控制電源的設計，其中有一個是經(jīng)過干式變壓器變壓之后形成的，另一個是外部控制形式的，這樣的設計，避免了調(diào)試時加高壓主電的環(huán)節(jié)，無需此操作即可檢測輸出波的狀態(tài)是否正確，這讓安裝和調(diào)試人員大大減少了安裝和檢修的麻煩，對于以后的運行來說，也提升了效率和安全。即便是受到頻射和震動以及電子噪聲的影響，該設備仍可以正常運行，完全符合我國在電磁兼容方面的嚴格規(guī)定[2]。

2　英威騰CHF類型變頻器的特性

1）較強的性能。該款變頻器的V/F控制器得到了進一步升級，使用的DSP控制系統(tǒng)，優(yōu)化之后，V/F控制相較于從前，其性能有了很大的提升。G/P合一，CHF系列的變頻器一般來說是比較通用的[3]，對于有簡單調(diào)速需求的客戶來說較為實用，而G/P相結(jié)合的設計方式，不再區(qū)分通用型和風機水泵專用型，可以滿足更多客戶的更廣需求。該變頻器有獨立的外引鍵盤，可以達成本機和外引鍵盤的雙重控制，對變頻器的運行狀態(tài)可展開實時測評。有LED外引鍵盤，這是一個較為簡便的鍵盤，但是它具備所有本機鍵盤所具備的功能。該變頻器中的LCD外引鍵盤可以顯示中文，同時還具備快速復制內(nèi)嵌參數(shù)的效果。為該變頻設計的串行通訊功能，具有RS485接口，同時內(nèi)部還設計有兩種通訊方式。該變頻器有端子功能，在這項功能之下，用戶能夠隨心選擇多種端子控制功能。

2）較強的穩(wěn)定性。該變頻器設計了全獨立的風道，有柜體內(nèi)和柜體外兩種散熱器的安裝辦法，風扇結(jié)構(gòu)簡潔，更換靈活，變頻維護起來也較為方便，變頻器有很強的穩(wěn)定性，無論是印染還是紡織，或是造紙等，變頻器可以在多種制造環(huán)境之下穩(wěn)定工作。

3）寬電網(wǎng)電壓。電網(wǎng)輸入電壓為15～-15 V之間，在這個范圍之內(nèi)，變頻器都可以自如運行，不用擔心出現(xiàn)故障問題。

4）極強的保護性。該款變頻器具有非常全面的保護功能，有故障自動復位保護還有內(nèi)置雷擊過流保護以及常規(guī)故障自動排除保護等多達20種靈敏的保護功能。

5）該款變頻器有非常標準的制造平臺。在工藝設計上，可以防腐蝕防靜電，還可以防粉塵，是通過高水平，高專業(yè)的流水線生產(chǎn)出來，整個生產(chǎn)過程中也有嚴密的管理措施。

6）存在問題。使用了繞線式異步電機轉(zhuǎn)子，此種轉(zhuǎn)子屬于有級啟動方式，通常情況下，啟動會有沖擊產(chǎn)生，存在一定的不穩(wěn)定因素，這種情況也會對電機造成損傷，降低其使用壽命。在設計上，給主扇風機留較大的余量，主扇風機會在負載較小的情況下運行，在采用擋板的調(diào)節(jié)作用下，會出現(xiàn)浪費能源的情況，讓生產(chǎn)成本進一步提升。自動化的匱乏讓系統(tǒng)整體的安全性得不到很好的保障，電阻器和電機會容易出現(xiàn)故障，這就會產(chǎn)生較大的維護工作。

所以，為了整體減少工作量，同時減少耗能，更換新的變頻器是很好的選擇，新的變頻器從本質(zhì)上來說具備很多優(yōu)勢，但這也需要相關工作人員依照一定的使用規(guī)范開展工作，這樣才能讓新的變頻器發(fā)揮其應有的作用。

3　高效區(qū)高壓變頻器的調(diào)速方式

在對當前風機的運行狀況展開分析之后，得到了當前和以后礦井通風網(wǎng)絡阻力的曲線圖，由此得到了相對精確的礦井通風網(wǎng)絡阻力系統(tǒng)和網(wǎng)阻的相關公式。對當前礦井的具體情況展開分析，得到用戶反應的初期所用到的風量和負壓。同時，對風機的轉(zhuǎn)速和風機的直徑進行測定，依據(jù)廠家給出的產(chǎn)品特征，做出準確的風路阻力曲線，同時依照風機需要達成的風量和負壓，找到前后期工況點，需要保證工況點在高效區(qū)開展運行，也就是說系統(tǒng)要達到80%左右的效率。風機葉片的安裝解讀可以利用公式以及圖標得出，結(jié)合兩者的方式，確定風路特性的曲線，確定工況點，可以通過圖來達到平均角度，也能夠利用公式得出。在使用上述方式得到初步角度后，在結(jié)合礦并阻力曲線后得到工況點，之后再計算出葉片安裝的角度，在現(xiàn)實應用中，風機轉(zhuǎn)速大于50%[4]，這樣便能夠讓變頻機的風量和負壓符合用戶的要求，另外，還能夠讓風機在高效區(qū)正常運行。

4　應用高壓變頻器帶來的相關效益

高壓變頻器可以讓電機呈現(xiàn)軟啟動狀態(tài)，一定程度上避免了主動沖擊，讓維護費用相應減少，讓設備的使用期限相對延長；讓系統(tǒng)更加穩(wěn)定和可靠，具備了變頻故障變?yōu)楣ゎl的作用，保證風機可以工作；有較高的自動化水平，使用靈活，操作簡便；輸入諧波小，不會讓電網(wǎng)受到影響，較低的輸出諧波含量，對所有改造項目的普通異步電動機來說都非常適用；該設備在顯示界面上做了人性化的設計，全中文的顯示，對于人們來講非常方便；有非常全面的安全保護性，對于過熱和過壓以及短路和過載來說都可以實現(xiàn)自我保護，同時還有外圍連鎖保護功能，這樣的設計讓系統(tǒng)的安全性更進一步；對于每臺扇風機的電氣參數(shù)和工藝參數(shù)以及電氣設備和工作狀態(tài)都可以有很好的檢測作用，可以收集到各項運行數(shù)據(jù)。可以對控制程序進行嚴格的掌控，還可以對主扇風機和控制柜的硬件閉鎖控制展開有效的指導。將通風系統(tǒng)的工藝參數(shù)、電氣參數(shù)以及運行狀態(tài)連接到控制站，這樣可以實時監(jiān)測設備是否開始工作，是否產(chǎn)生故障，一旦發(fā)現(xiàn)問題，便可及時地根據(jù)運行記錄展開故障的分析和排除，在特定條件之下，甚至可以實現(xiàn)遠程控制，無需專人值守，對其展開控制和監(jiān)督。

5　結(jié)語

通風機在煤礦開采的過程中起到很大的作用，但是由于其耗電功率較大，需要對其展開調(diào)整，以起到節(jié)能的效果，通過多方面分析，確定更換變頻器會起到很高的節(jié)能效果，同時還能提升效率。在對變頻器更換前后展開分析之后，更換合適的變頻器，這樣便可以讓煤礦的主風機的節(jié)能效果逐步凸顯，同時，變頻器的穩(wěn)定性使整個通風機系統(tǒng)的穩(wěn)定程度都有較大的提升。當前全球范圍內(nèi)對環(huán)保工作都極為重視，我國也不例外，節(jié)能減排是環(huán)保工作中的一項重點工作，煤炭企業(yè)作為生產(chǎn)過程中消耗能源較多的產(chǎn)業(yè)，應當對自身生產(chǎn)等各個流程展開詳細分析，找出能源消耗較大的環(huán)節(jié)，做出相應的改善措施。在通風機系統(tǒng)中，通過更換變頻器便可以達到良好的節(jié)能效果。事實上，在煤礦業(yè)的作業(yè)當中，想要減少排放，是可以通過很多方式實現(xiàn)的，各企業(yè)應當對此多加思考，積極落實節(jié)能減排政策，使自然環(huán)境有一個良好的轉(zhuǎn)變。

[1]張皓，續(xù)明進，楊梅.高壓大功率交流變頻調(diào)速技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2016.

[2]韓安榮，滿永奎，吳成東,通用變頻器及其應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[3]范天吉.煤礦通風綜合技術手冊[M].吉林：吉林電子出版社，2013.

[4]馬建斌，田生文.高壓變頻器在煤礦主扇風機中的應用[J].電氣時代，2007（4）：56-58.