變頻裝置在煤礦主通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

袁　輝

（陽(yáng)煤集團(tuán)山西平舒煤業(yè)有限公司， 山西　晉中　045400）

引言

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

1　新風(fēng)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(jìn)，所以在運(yùn)行上有更快的效率，并且精度也更高，系統(tǒng)升級(jí)時(shí)也非常便捷。它具有飛車啟動(dòng)功能，它可以對(duì)電機(jī)的速度進(jìn)行辨別，同時(shí)還可以在電機(jī)持續(xù)運(yùn)行之時(shí)進(jìn)行啟動(dòng)。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(shè)計(jì)的過電壓、過電流以及欠電壓和缺相保護(hù)等多種保護(hù)功能的變頻裝置有很強(qiáng)的相關(guān)保護(hù)性，在瞬間停電、短路以及過熱的情況下都會(huì)起到保護(hù)作用，同時(shí)當(dāng)遇到斷電和停機(jī)等突發(fā)狀況時(shí)其還會(huì)發(fā)出警報(bào)。這款變頻器的變頻裝置可以對(duì)故障進(jìn)行自我診斷，如果發(fā)生故障，就會(huì)顯示中文的故障信息，同時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)方報(bào)警，這樣一來，相關(guān)工作人員就可以依據(jù)提示對(duì)其展開檢修，避免了尋找故障根源而耗去大量時(shí)間的狀況。同時(shí)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(shè)置范圍，其便會(huì)開始自動(dòng)報(bào)警。該款變頻器的單位內(nèi)電解電容有更高的使用壽命，因?yàn)樗褂昧讼冗M(jìn)的專利技術(shù)。同時(shí)，高壓提升機(jī)也使用了更長(zhǎng)壽命的電力電容。有雙路AC控制電源的設(shè)計(jì)，其中有一個(gè)是經(jīng)過干式變壓器變壓之后形成的，另一個(gè)是外部控制形式的，這樣的設(shè)計(jì)，避免了調(diào)試時(shí)加高壓主電的環(huán)節(jié)，無需此操作即可檢測(cè)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(duì)于以后的運(yùn)行來說，也提升了效率和安全。即便是受到頻射和震動(dòng)以及電子噪聲的影響，該設(shè)備仍可以正常運(yùn)行，完全符合我國(guó)在電磁兼容方面的嚴(yán)格規(guī)定[2]。

2　英威騰CHF類型變頻器的特性

1）較強(qiáng)的性能。該款變頻器的V/F控制器得到了進(jìn)一步升級(jí)，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(duì)于有簡(jiǎn)單調(diào)速需求的客戶來說較為實(shí)用，而G/P相結(jié)合的設(shè)計(jì)方式，不再區(qū)分通用型和風(fēng)機(jī)水泵專用型，可以滿足更多客戶的更廣需求。該變頻器有獨(dú)立的外引鍵盤，可以達(dá)成本機(jī)和外引鍵盤的雙重控制，對(duì)變頻器的運(yùn)行狀態(tài)可展開實(shí)時(shí)測(cè)評(píng)。有LED外引鍵盤，這是一個(gè)較為簡(jiǎn)便的鍵盤，但是它具備所有本機(jī)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(shí)還具備快速?gòu)?fù)制內(nèi)嵌參數(shù)的效果。為該變頻設(shè)計(jì)的串行通訊功能，具有RS485接口，同時(shí)內(nèi)部還設(shè)計(jì)有兩種通訊方式。該變頻器有端子功能，在這項(xiàng)功能之下，用戶能夠隨心選擇多種端子控制功能。

2）較強(qiáng)的穩(wěn)定性。該變頻器設(shè)計(jì)了全獨(dú)立的風(fēng)道，有柜體內(nèi)和柜體外兩種散熱器的安裝辦法，風(fēng)扇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，更換靈活，變頻維護(hù)起來也較為方便，變頻器有很強(qiáng)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(gè)范圍之內(nèi)，變頻器都可以自如運(yùn)行，不用擔(dān)心出現(xiàn)故障問題。

4）極強(qiáng)的保護(hù)性。該款變頻器具有非常全面的保護(hù)功能，有故障自動(dòng)復(fù)位保護(hù)還有內(nèi)置雷擊過流保護(hù)以及常規(guī)故障自動(dòng)排除保護(hù)等多達(dá)20種靈敏的保護(hù)功能。

5）該款變頻器有非常標(biāo)準(zhǔn)的制造平臺(tái)。在工藝設(shè)計(jì)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(gè)生產(chǎn)過程中也有嚴(yán)密的管理措施。

6）存在問題。使用了繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子，此種轉(zhuǎn)子屬于有級(jí)啟動(dòng)方式，通常情況下，啟動(dòng)會(huì)有沖擊產(chǎn)生，存在一定的不穩(wěn)定因素，這種情況也會(huì)對(duì)電機(jī)造成損傷，降低其使用壽命。在設(shè)計(jì)上，給主扇風(fēng)機(jī)留較大的余量，主扇風(fēng)機(jī)會(huì)在負(fù)載較小的情況下運(yùn)行，在采用擋板的調(diào)節(jié)作用下，會(huì)出現(xiàn)浪費(fèi)能源的情況，讓生產(chǎn)成本進(jìn)一步提升。自動(dòng)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(jī)會(huì)容易出現(xiàn)故障，這就會(huì)產(chǎn)生較大的維護(hù)工作。

所以，為了整體減少工作量，同時(shí)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(shì)，但這也需要相關(guān)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(yīng)有的作用。

3　高效區(qū)高壓變頻器的調(diào)速方式

在對(duì)當(dāng)前風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況展開分析之后，得到了當(dāng)前和以后礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)阻力的曲線圖，由此得到了相對(duì)精確的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)阻力系統(tǒng)和網(wǎng)阻的相關(guān)公式。對(duì)當(dāng)前礦井的具體情況展開分析，得到用戶反應(yīng)的初期所用到的風(fēng)量和負(fù)壓。同時(shí)，對(duì)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)的直徑進(jìn)行測(cè)定，依據(jù)廠家給出的產(chǎn)品特征，做出準(zhǔn)確的風(fēng)路阻力曲線，同時(shí)依照風(fēng)機(jī)需要達(dá)成的風(fēng)量和負(fù)壓，找到前后期工況點(diǎn)，需要保證工況點(diǎn)在高效區(qū)開展運(yùn)行，也就是說系統(tǒng)要達(dá)到80%左右的效率。風(fēng)機(jī)葉片的安裝解讀可以利用公式以及圖標(biāo)得出，結(jié)合兩者的方式，確定風(fēng)路特性的曲線，確定工況點(diǎn)，可以通過圖來達(dá)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(diǎn)，之后再計(jì)算出葉片安裝的角度，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于50%[4]，這樣便能夠讓變頻機(jī)的風(fēng)量和負(fù)壓符合用戶的要求，另外，還能夠讓風(fēng)機(jī)在高效區(qū)正常運(yùn)行。

4　應(yīng)用高壓變頻器帶來的相關(guān)效益

高壓變頻器可以讓電機(jī)呈現(xiàn)軟啟動(dòng)狀態(tài)，一定程度上避免了主動(dòng)沖擊，讓維護(hù)費(fèi)用相應(yīng)減少，讓設(shè)備的使用期限相對(duì)延長(zhǎng)；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(fēng)機(jī)可以工作；有較高的自動(dòng)化水平，使用靈活，操作簡(jiǎn)便；輸入諧波小，不會(huì)讓電網(wǎng)受到影響，較低的輸出諧波含量，對(duì)所有改造項(xiàng)目的普通異步電動(dòng)機(jī)來說都非常適用；該設(shè)備在顯示界面上做了人性化的設(shè)計(jì)，全中文的顯示，對(duì)于人們來講非常方便；有非常全面的安全保護(hù)性，對(duì)于過熱和過壓以及短路和過載來說都可以實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)，同時(shí)還有外圍連鎖保護(hù)功能，這樣的設(shè)計(jì)讓系統(tǒng)的安全性更進(jìn)一步；對(duì)于每臺(tái)扇風(fēng)機(jī)的電氣參數(shù)和工藝參數(shù)以及電氣設(shè)備和工作狀態(tài)都可以有很好的檢測(cè)作用，可以收集到各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。可以對(duì)控制程序進(jìn)行嚴(yán)格的掌控，還可以對(duì)主扇風(fēng)機(jī)和控制柜的硬件閉鎖控制展開有效的指導(dǎo)。將通風(fēng)系統(tǒng)的工藝參數(shù)、電氣參數(shù)以及運(yùn)行狀態(tài)連接到控制站，這樣可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)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(shí)地根據(jù)運(yùn)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，無需專人值守，對(duì)其展開控制和監(jiān)督。

5　結(jié)語(yǔ)

通風(fēng)機(jī)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(duì)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(huì)起到很高的節(jié)能效果，同時(shí)還能提升效率。在對(duì)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(fēng)機(jī)的節(jié)能效果逐步凸顯，同時(shí)，變頻器的穩(wěn)定性使整個(gè)通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定程度都有較大的提升。當(dāng)前全球范圍內(nèi)對(duì)環(huán)保工作都極為重視，我國(guó)也不例外，節(jié)能減排是環(huán)保工作中的一項(xiàng)重點(diǎn)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(yīng)當(dāng)對(duì)自身生產(chǎn)等各個(gè)流程展開詳細(xì)分析，找出能源消耗較大的環(huán)節(jié)，做出相應(yīng)的改善措施。在通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中，通過更換變頻器便可以達(dá)到良好的節(jié)能效果。事實(shí)上，在煤礦業(yè)的作業(yè)當(dāng)中，想要減少排放，是可以通過很多方式實(shí)現(xiàn)的，各企業(yè)應(yīng)當(dāng)對(duì)此多加思考，積極落實(shí)節(jié)能減排政策，使自然環(huán)境有一個(gè)良好的轉(zhuǎn)變。

[1]張皓，續(xù)明進(jìn)，楊梅.高壓大功率交流變頻調(diào)速技術(shù)[M].北京：機(jī)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(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[3]范天吉.煤礦通風(fēng)綜合技術(shù)手冊(cè)[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(fēng)機(jī)中的應(yīng)用[J].電氣時(shí)代，2007（4）：56-58.