風機變頻調速裝置在汝箕溝煤礦的應用

摘要：變頻調速技術作為高新技術、基礎技術和節能技術，已經滲透到所有經濟領域中，應積極應用變頻調速技術來改造傳統產業，節約能源及提高產品質量，以獲得較好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：變頻調速技術 節約能源

1 使用普通的風機組合開關存在的問題

目前汝箕溝煤礦井下使用河南省濟源市鑫科礦山電器有限公司生產的QBZ2-4×120/1140型礦用隔爆型四回路風機組合式真空電磁啟動器來實現局部通風機的控制。這種傳統的局部通風機控制方式存在的缺點：一是局部通風機只能在工頻下運行，在掘進工作面局部通風機的選擇上，只能根據工作面的需風量來選擇合適功率的局部通風機，但是掘進工作面的掘進巷道長度增加時，需風量隨之增加，局部通風機滿足不了供風要求，就需更換風機，當選擇大功率的局部通風機時，局部通風機的耗電量不可忽視；二是這種傳統的局部通風機控制方式，不能實現轉速、風量隨著工作面瓦斯濃度的變化而調整；三是當掘進工作面的瓦斯濃度超過《煤礦安全規程》規定時不能自動停風，存在“一風吹”的問題；四是風機直接啟動，在啟動時對風筒沖擊力較大，有可能造成風筒在風筒與風機連接處破裂。

2 風機變頻調速裝置的特點

山西華鑫電氣有限公司生產的礦用隔爆兼本質安全型Exd[ib]I Mb風機變頻調速裝置是由變頻調速控制系

統、PLC控制系統和主回路組成，自動化程度高，可用于煤礦井下局部通風機的轉速調節。在井下巷道掘進時，該裝置在確保掘進工作面有充足的新鮮風流和瓦斯濃度不超過規定的安全值為條件，自動根據工作面瓦斯濃度，在設定范圍內調整風機運行頻率，從而實現工作面風量的調整，使局部通風機節能、經濟運行。當掘進工作面瓦斯濃度超過設定值時，可以自動停風，避免“一風吹”。該風機變頻調速裝置可以在低頻率下啟動風機，減少對風筒的沖擊，保證了風筒的安全。

3 風機變頻調速裝置在汝箕溝煤礦的使用情況

2012年8月25日至11月15日，汝箕溝煤礦在01022116切口掘進工作面掘進過程中，由汝箕溝煤礦通風科、通風隊、綜掘隊等單位大力配合下，正式使用山西華鑫電氣有限公司的風機變頻調速裝置，并對風機變頻調速裝置的相關參數根據掘進工作面的情況進行了設置。2012年11月15日-2013年3月14在020306A工作面風巷及上風巷掘進過程中繼續使用該風機變頻調速裝置。在試運行的七個月時間里，該風機變頻調速裝置運行穩定、可靠，未出現重大故障造成掘進工作面發生無計劃停電、停風事故。

風機變頻調速裝置在汝箕溝煤礦試運行結果及存在問題：①具有風電閉鎖功能，并且能夠實現風電閉鎖。②能實現雙風機自動斷電切換功能。③汝箕溝煤礦020306A風巷工作面設計需風量353m3/min，局部通風機運行頻率為42HZ時，實測風量為374m3/min，滿足要求。④根據實地試驗，當T1、T2瓦斯傳感器瓦斯濃度均在0.1%范圍內（含0.1%），風機變頻調速裝置輸出頻率為42HZ；當T1、T2任何瓦斯傳感器瓦斯濃度大于0.1%小于0.5%（含0.5%），風機變頻調速裝置運行頻率在42-50HZ之間，隨瓦斯濃度的增加成正比例增加；當T1、T2任何瓦斯傳感器瓦斯濃度大于0.5%小于0.8%時，運行頻率保持工頻運行；當T1、T2瓦斯傳感器任何一個探頭大于0.8%時，瓦斯電閉鎖功能利用現有礦井瓦斯監測系統來實現。⑤當T3瓦斯傳感器瓦斯濃度大于等于0.5%時，風機變頻調速裝置的運行頻率逐漸減少至零，風機停止運轉，此時變頻調速裝置為待機狀態，風電閉鎖動作，切斷動力電源，當T3小于0.5%時，變頻調速裝置自動啟動，隨瓦斯濃度的減少而運行頻率增加；當T1、T2任何一個瓦斯傳感器大于3%時，主、備風機停機，風機變頻裝置閉鎖，不能上電運行，需要人工解除閉鎖后，方可啟動風機變頻裝置運行，即避免“一風吹”。⑥能實現人工手動變頻排瓦斯，即設備具有自動控制和手動控制運行的方式。⑦能實現全壓軟啟動，減少對風機風筒的沖擊。⑧節能效果明顯。在020306A風巷掘進工作面風機使用變頻調速后用電對比如下：a風機使用型號為FBDNo6.3/2×30的礦用防爆型壓入式對旋軸流局部通風機，功率為2×30KW。在試運行的七個月時間里，共節約電費34556元。b使用普通風機組合開關：使用普通風機組合開關時，風機在工頻情況下運行，運行電流為45A，則運行24小時用電量為Q1=1.732UIcosφh=

1.732×0.66×45×0.85×24=1049KWh。c使用風機變頻調速裝置：使用風機變頻調速裝置時，根據掘進工作面需風量，將運行頻率調整為42HZ，運行電流為31A，則運行24小時用電量為Q2=1.732UIcosφh=1.732×0.66×31×0.85×24=723KWh。每天可節約電量△Q=Q1-Q2

=1049-723=326KWh。每天可節約電費326×0.53=

172.78元。

存在問題：①該風機變頻調速裝置具備瓦斯電閉鎖功能，但不能與現有的瓦斯監測系統聯網運行。瓦斯電閉鎖由現有的瓦斯監測分站來實現。②現變頻裝置不能實現安裝4個以上（含4個）瓦斯傳感器的功能，不能加裝傳感器實現對風速和溫度以及風流混合處瓦斯濃度的測量。

總體來說，該風機變頻調速裝置在汝箕溝煤礦運行情況良好，節能效果明顯，達到了預期目標，風機運行頻率隨瓦斯濃度的變化而變化的功能運行穩定、可靠，值得進行推廣使用。

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