變頻技術(shù)在煤礦主通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

武麗娟

（山西焦煤霍州煤電集團(tuán)公司， 山西 霍州 031400）

引言

在煤礦日常設(shè)備管理中，主通風(fēng)機(jī)變頻控制項(xiàng)目已經(jīng)逐漸趨于常態(tài)化，能為礦井風(fēng)量管理和自動(dòng)控制提供便利，并且為煤礦企業(yè)踐行經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益三者共贏提供保障。

1 在煤礦主通風(fēng)機(jī)上應(yīng)用變頻技術(shù)的意義

1）優(yōu)化整體系統(tǒng)的可靠性。主通風(fēng)機(jī)的電氣參數(shù)能對(duì)加速曲線予以判斷，能在達(dá)到軟啟動(dòng)效果的同時(shí)，集中考慮變頻器偶然故障情況下旁路工頻運(yùn)行以及基本的啟動(dòng)方式[1]。按照井下需求的實(shí)際風(fēng)量和風(fēng)壓，對(duì)風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，確保其能滿足預(yù)先通風(fēng)最佳狀態(tài)后，結(jié)合主通風(fēng)機(jī)特性曲線對(duì)最佳工況點(diǎn)予以判定，從而提高整體可靠性。另外，倒機(jī)也是要定期進(jìn)行切換操作，保證維護(hù)保養(yǎng)工作的完整程度，在井下風(fēng)量和風(fēng)壓相同的基礎(chǔ)上，保證工作參數(shù)的調(diào)整結(jié)構(gòu)滿足實(shí)際需求。

2）優(yōu)化系統(tǒng)的節(jié)能效果。相較于傳統(tǒng)的技術(shù)體系，主通風(fēng)機(jī)應(yīng)用變頻技術(shù)，能有效滿足節(jié)能目標(biāo)。尤其是在變頻器三相輸出電壓波形處理過程中，異步電動(dòng)機(jī)的電子電流能形成高次諧波，會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)損耗，因此，要借助高效低耗的電動(dòng)機(jī)，一定程度上減少繞組銅損問題和鐵芯損耗問題，確保中間變壓環(huán)節(jié)得以有效處理。值得一提的是，在變頻裝置應(yīng)用后，當(dāng)電壓的波動(dòng)幅度控制在-30%～+15%之間時(shí)，依舊能有效架構(gòu)完整的處理和運(yùn)行措施，保證主通風(fēng)機(jī)械的運(yùn)行完整性，滿足節(jié)能指標(biāo)[2]。

2 煤礦主通風(fēng)機(jī)應(yīng)用變頻技術(shù)的原則

第一，供電電源冗余。由于系統(tǒng)本身就是動(dòng)力供電和控制體系，所以，要對(duì)動(dòng)力結(jié)構(gòu)予以分析。動(dòng)力結(jié)構(gòu)來自于差異化開關(guān)柜和母線段，為了保證電源備用效果的完整性，要對(duì)具體問題進(jìn)行具體分析，確保UPS能為其提供必要的備份管理。

第二，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。在借助變頻系統(tǒng)Internet接口后，就能遠(yuǎn)程監(jiān)督，對(duì)遠(yuǎn)程工控機(jī)械的作用予以判定。并且，取消了冗余的中間環(huán)節(jié)，電磁兼容性良好，且不會(huì)對(duì)其他設(shè)備造成困擾，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的多元化處理，全程監(jiān)督設(shè)備，避免出現(xiàn)停機(jī)問題和現(xiàn)象，維護(hù)主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全性和流動(dòng)性。。

第三，變頻器容量最優(yōu)化原則。要結(jié)合Se=KiPmax/cosφ對(duì)裕量予以判定，維護(hù)設(shè)計(jì)原則和相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)結(jié)構(gòu)[3]。

3 煤礦主通風(fēng)機(jī)應(yīng)用變頻技術(shù)的運(yùn)行方案

3.1 無旁路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1.1 單電動(dòng)機(jī)通風(fēng)機(jī)

將電源柜、變頻器以及通風(fēng)機(jī)組成的系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，電源柜會(huì)為其提供電源。而在變頻器停止運(yùn)行后就會(huì)斷開電源，正是基于此，在變頻器輸出柜對(duì)通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行單臺(tái)處理和電動(dòng)機(jī)變頻器調(diào)速運(yùn)行后，就能對(duì)功率選擇進(jìn)行總和分析和調(diào)節(jié)，確保變頻器拖動(dòng)效果和運(yùn)行靈活性滿足實(shí)際。正是由于系統(tǒng)的主電源借助電源柜變頻器進(jìn)行供電處理，則變頻器輸出的通風(fēng)機(jī)電動(dòng)效果均為M1和M2等，系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)就是操作更加便利，見圖1。

圖1 單電動(dòng)機(jī)無旁路系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方案

在對(duì)通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過程予以分析后，每臺(tái)通風(fēng)機(jī)都是一臺(tái)電動(dòng)機(jī)和兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)組成的，尤其是在變頻運(yùn)動(dòng)過程中，要對(duì)旁路開關(guān)予以斷開處理，確保主電源能經(jīng)過電源柜形成變頻器供電結(jié)構(gòu)，對(duì)輸出通風(fēng)機(jī)相關(guān)參數(shù)予以判定的過程中，要整合工頻旁路運(yùn)行效果，若是變頻器本身處于停止?fàn)顟B(tài)，則要對(duì)其輸出柜予斷開處理，則整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)依舊能正常運(yùn)行。正是由于系統(tǒng)增加了旁路結(jié)構(gòu)，在實(shí)際運(yùn)行體系維護(hù)中，確保了風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，整合了整個(gè)系統(tǒng)的安全性和可靠性。

3.1.2 雙電動(dòng)機(jī)通風(fēng)機(jī)

無旁路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)主要包括電源柜、變頻器以及變頻輸出柜等，能滿足電動(dòng)機(jī)實(shí)際需求。在電源柜為變頻器提供電源的同時(shí)，能在暫停時(shí)直接切斷電源，維護(hù)系統(tǒng)核心管理效果和水平。也就是說，通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中，一個(gè)備用一個(gè)使用，能對(duì)周圍的旁路開關(guān)予以處理，完善主電源電源柜變頻器供電效果的同時(shí)，對(duì)停止?fàn)顟B(tài)予以判定，有效增加旁路功能，見圖2。

圖2 雙電動(dòng)機(jī)無旁路系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方案

3.2 旁路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

若是系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)旁路系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要就是電源柜、變頻器、變頻輸出柜以及通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)組成結(jié)構(gòu)。在實(shí)際設(shè)計(jì)方案中，電源柜為整個(gè)系統(tǒng)提供基本的動(dòng)力電源，能在斷開電源后直接形成有效的處理框架和輸出柜變頻器側(cè)隔離處理，利用通風(fēng)機(jī)和斷路器的結(jié)合，確保輸出側(cè)不會(huì)出現(xiàn)人工頻電源，完善處理效果和整合機(jī)制，確保故障問題不會(huì)出現(xiàn)偏差，減少設(shè)備變頻器損壞問題。

正是基于此，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，能借助相應(yīng)的技術(shù)設(shè)計(jì)，能在無中斷的情況下進(jìn)行旁路管理和約束的變頻調(diào)速后備系統(tǒng)。在通風(fēng)機(jī)處理項(xiàng)目中，主電源為電源柜變頻器提供原始動(dòng)力，建立系統(tǒng)化的處理架構(gòu)和維護(hù)措施，保證設(shè)備運(yùn)行的完整性，借助變頻器對(duì)通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)予以變頻調(diào)速處理，減少停運(yùn)管理工作對(duì)相關(guān)問題產(chǎn)生的不良影響。

4 結(jié)語

將變頻技術(shù)應(yīng)用到煤礦主通風(fēng)機(jī)上，能對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制，保證相關(guān)參數(shù)符合預(yù)期設(shè)計(jì)。尤其是在井下采煤處理過程中，變頻技術(shù)的應(yīng)用能在提升變頻器工作效率的同時(shí)，也能維護(hù)安全性需求，確保生產(chǎn)安全的可持續(xù)發(fā)展。

[1]杜均新.高壓變頻器在煤礦主通風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械，2015，29（4）：157-160.

[2]馬修峰.變頻技術(shù)在煤礦主通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中的方案優(yōu)化[J].煤礦機(jī)電，2015（4）：55-57；62.

[3]張東.高壓大功率變頻器在煤礦主通風(fēng)機(jī)的應(yīng)用方案[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015（7）：159-160.