變頻技術在冀中股份邢臺礦主通風機系統中的應用

摘要：從解決冀中股份邢臺礦西井井下大巷風量及風速不符合要求的實際出發，引入變頻調速對礦井通風機風量的調節技術，并對該礦西井主通風機在滿足礦井通風需求時電動機的頻率進行計算，最后對主通風機引入變頻技術后的經濟及社會效益進行簡要分析。

關鍵詞：變頻技術；煤礦；主通風機；節能

引言

礦井主要通風機是煤礦安全生產必不可少的裝備，它擔負著全礦井或礦井一翼通風任務。以往和現在的礦井通風設計大部分選用國產主要通風機，其電控采用直接啟動或串聯電抗器啟動；礦井通風量的調節采取手動改變風機葉片角度到達調節風量的目的。按照以往通風裝備設計和安裝，存在風機啟動對電網造成沖擊，危害礦井供電安全；對設備本身產生機械沖擊，減少設備使用壽命等缺陷。特別時在礦井建設時期和礦井投產初期，即使將主要通風機的葉片角度調節到最小，其通風量也會比較大，不利于礦井風流調節，影響礦井通風的穩定性，同時會造成大量電能的浪費。為改變這種缺陷，特提出對原安裝的主通風機進行變頻技術改造。

1、主通風機運行現狀

冀中股份邢臺礦西井主通風機安裝兩臺礦用動葉可調GAF23.7-12.5-1型軸流式通風機，配套電機型號為Y450-8，額定轉速738r/min，功率為450KW。安裝時考慮礦井處于建井初期，需風量較小，將扇葉角度由最優運行角度（0°）調整至-15°，井下風量6100m?/min，據礦通風科對西井井下通風量的計算，井下理論通風量在3600 m?/min即可滿足通風要求。

主通風機的高效區是按照礦井的困難期風量、負壓工況設計的，在風量需要較小的建井初期（容易時期）通過調節扇葉角度來減小風量，使得風機不處于高效的最佳運行區域，效率很低，造成電能浪費。同時西井井下風速也無法達到《煤礦安全規程》第136條對井巷中的風流速度的要求，存在安全隱患。需要對其進行變頻技術改造。

2、主通風機變頻改造頻率計算

3、效益分析

冀中股份邢臺礦西井主通風機由于目前運行于礦井初期，主通風機通風量偏高，造成通風量大，一方面造成安全隱患，另-方面出現大馬拉小車的局面。變頻改造后以上問題得到徹底解決。

3.1、由通風機比例定律可知，風機軸功率p、轉速n具有如下關系

由公式3可見，通過降低電動機轉速可顯著降低風機電能消耗。冀中股份邢臺礦西井風機變頻改造后，電動機頻率調至23HZ，電機轉速由原來的738r/min調至435r/min，軸功率實測為32.8KW，在滿足礦井通風需求的前提下，節電效果十分明顯。

3.2、變頻改造后，電機起動由直接起動變為軟起動，起動電流可得到有效控制，控制在額定電流以下，減少了對電網及設備的沖擊，延長了設備的使用壽命，節省了設備的維護費用。

3.3、功率因數明顯提高，降低無功損耗。由于高壓變頻采用了先進的隔離移相變壓器技術和交-直-交電壓源GBT逆變技術，在克服了傳統變頻器對電網諧波干擾的同時，功率因數將由原來的0.85提高到0.95以上，大大提高了設備對電網容量資源的利用率，減少了因無功電流引起的線路損耗。

3.4、風機系統運行在最佳狀態。采用了高壓變頻調速控制風機風量，其控制精度大大提高，并且調節方便、靈活準確，使風機工作在最佳工況狀態。

4、結束語

通過變頻技術改造，冀中股份邢臺礦西井主通風機在滿足礦井通風需求的前提下，不僅達到良好的節能效果，而且使整套通風系統的穩定性大大提高。因此隨著國家對節能減排工作的越來越重視，煤礦企業應該自行研究通過何種技術降低能耗，其中變頻技術目前已經初步起到作用，取得了明顯的經濟效益和社會效益，這也是適應了國家建設節約型社會的潮流。

參考文獻

[1]王建亮.主通風機高壓變頻調速改造[J].煤礦機械，2006，（6）：145-145。

[2]國家安全生產監督管理總局.2016年10月1日起施行的煤礦安全規程[M]，北京：煤炭工業出版社，2016。

[3]勞動部，煤炭工業部.1997年8月職業技能鑒定規范主扇風機操作工【M】，北京：煤炭工業出版社，1997。

作者簡介：張冬冬（1985.10-），男，漢族，河南省洛陽市，機械工程師，大學本科。主要研究方向：煤礦機電。

（作者單位：冀中能源股份有限公司邢臺礦）