矿用主逆转轴流风机的变频改造

I. 矿山和矿山反向旋转风机概述

星村煤矿位于山东省曲阜市. 该生产系统年产能为120万吨，是一个完全隐蔽的矿场. 矿区主要有第四纪，侏罗纪和石炭纪的二叠纪含煤地层. 煤层深埋，采用竖井开发. 采用矿井通风的集中通风方式. 辅助井接收空气，主井返回. 两个反向旋转的轴流风扇，每次使用一个.

将一个叶轮安装在另一个叶轮的后面，这些叶轮彼此反向旋转，称为反向旋转轴流风扇或相对轴流风扇. 煤矿中使用的反向旋转轴流风扇主要由采用两级叶轮反向旋转结构的风扇驱动. 两级叶轮由相同容量和相同型号的电动机驱动. 两个叶轮沿相反方向旋转. 第一级叶轮从进气口顺时针旋转，第二级叶轮逆时针旋转. 当空气流入第一级叶轮以获取能量并通过第二级叶轮排出时，第二级叶轮还具有普通轴流风扇中的固定叶片的功能. 在获得沿圆周方向的高速风量的同时，它增加了气流的能量，从而实现了高效率和高风压.

我矿的主通风机是湘潭市平安电力公司生产的BD-II系列弯扫组合式正交隔爆正反转轴流主通风机. 型号是BD-II-8-NO.27. 每个风扇一个，每个风扇配备两台450kW，10kV防爆鼠笼式电动机. 该电机为南阳防爆集团风机采用高压隔爆型三相异步电动机. 电机型号为YBF630M-8. 电机电压为10kV，速度为744 rpm，额定电流为33.9A. 通过调节风扇叶片角度和空气导管挡板来调节风量.

第二，矿井对转风扇变频改造的必要性

矿井反向旋转风扇（通常称为“主通风机”）是煤矿“呼吸系统”的枢纽，必须每天24小时运行. 由于复杂的生产条件和煤矿企业的环境影响，煤矿在选择设备时根据逆风和后期运行条件设计的风机和电动机的功率远远大于正常生产煤炭所需的运行功率. 地雷. ，造成大马小汽车的普遍现象，并且能源消耗相当严重. 如何降低企业生产成本，提高劳动生产效率是煤炭生产企业亟待解决的主要问题.

从风机的选择过程和煤炭生产的实际情况来看，恒速运转的反向旋转风机存在以下问题:

1. 严重浪费电能

主风扇风扇的设计裕度很大，并且主风扇风扇在轻负载下运行. 由于使用了挡板调节装置，因此会浪费能源并增加生产成本.

2. 启动困难，严重的机械损坏

主风扇直接启动，启动时间长，启动电流大，严重威胁电机绝缘，严重时甚至烧毁电机. 高压电动机在启动过程中产生的单轴转矩现象会导致风扇产生较大的机械振动应力，从而严重影响电动机，风扇等机械的使用寿命.

3. 自动化程度低

主风扇风扇依靠挡板的手动调节，不具有风量自动实时调节功能，自动化程度低. 在故障条件下，例如风电短路，将严重影响矿井的正常生产.

作为一种新型的功率转换设备，高压逆变器已经成熟地应用于工业生产中的各个行业. 它不仅易于启动，而且具有显着的节能效果，而且还具有完整的电动机保护功能. 因此，为了保证矿山生产的安全，降低生产成本，提高自动化程度，转轴风机的变频改造已成为当务之急.

三，高压变频器的技术特点

为了克服上述问题，我们决定通过变频改造主风扇. 根据分析分析和高压变频器的当前技术状况，我们采用了丽华富公司的HARDVERT-A 10/070功率单元系列多电平高压变频器. 两台电机采用变频器直接驱动风扇的改造方案.

HARSVERT-A系列高压变频调速系统采用单元系列多级技术，是一种直接输入10kV，直接输入10kV高压的高电压源型变频器. 变频器主要由移相变压器，功率模块和控制器组成. 它使用新型的IGBT功率器件，全数字微机控制. 具有可靠性高，操作简便，性能稳定的特点.

1. 功率模块结构: 功率单元的结构原理是一个控制电路，该电路由三相全控桥组成，该桥由不可控二极管整流，低压绝缘栅双极晶闸管（IGBT）逆变桥，电容器组和其他组件. 基本的AC-DC-AC单相逆变器电路可以通过IGBT逆变器桥的正弦脉冲宽度调制（PWM）控制获得功率单元输出的PWM波形. 每个功率单元具有相同的结构，可以任意互换，当功率单元发生故障时，功率单元的IGBT的触发信号被阻断，然后旁路SCR导通以隔离功率单元，而不会影响其他功率. 单元操作.

2. 输入侧结构: 输入侧由每个电源模块的移相变压器供电. 移相变压器的次级绕组分为三组. 根据电压水平和电源模块的串联数量，将48个脉冲组成多级叠加叠加整流方法可以大大改善电网侧的电流波形（电网侧电压和电流谐波指标满足IEEE519- 1992和GB / T14549-93）. 负载下的电网侧功率因数接近1，没有任何功率因数补偿和谐波抑制装置.

3. 输出侧结构: 输出侧由串联连接的每个电源模块的U和V输出端子组成，以形成星形连接以向电动机供电. 通过重新组合每个单元的PWM波形，可以得到一个步进正弦波的PWM波形. 该波形具有良好的正弦度，dv / dt小，不损害电缆和电机的绝缘，并且无需使用可直接用于普通电机的输出滤波器就可以延长输出电缆的长度. 同时，大大降低了电动机的谐波损耗，消除了负载的机械轴承和叶片的振动.

4. 控制器: 控制器由DSP芯片，嵌入式人机界面和PLC组成. DSP芯片实现PWM控制. 嵌入式人机界面提供友好的全中文WINDOWS监视和操作界面. 它还可以实现和网络控制，以及输入和输出波形采集. 内置的PLC用于对机柜中的开关信号进行逻辑处理，并可以与用户现场灵活连接，以满足用户的特殊需求.

控制器和电源单元之间采用光纤通信技术. 低压部分和高压部分完全可靠地隔离. 该系统具有极高的安全性，同时具有良好的抗电磁干扰性能，并大大提高了可靠性. 另外，在关闭交流220V控制电源的情况下，控制器可以继续由配备的UPS供电，并且逆变器可以继续运行.

四，改造后的主要应用效果

1. 变频启动对电网没有影响. 变频器改造后，风扇可以实现变频软启动，避免了启动电流的影响，减少了对电网电压的影响，还可以随时启动或停止，体现了高转速的作用. 电压逆变器作为软启动器.

2. 根据需要调整风量，避免浪费. 进行变频改造后，不再需要通过风门调节风扇的风量，而是通过变频调节风扇的转速来实现. 调整范围可以从0％到100％；因此，可根据生产需要任意调节风量.

3. 变频器运行时，如果需要切换单元，请在人机界面中直接单击“ Start 1#”或“ Start 2#”进行切换.

4. 在变频器运行过程中，可以使用一键逆风功能，减少了操作人员的工作量，缩短了工作时间，提高了工作效率.

5. 变频节能运行可节省大量能源. 变频改造后，风扇不再处于满负荷工作状态，节能率高达30％.

6. 需要说明的是，在煤矿调整好旋风风扇的频率后，一般来说煤矿风机用隔爆型变频器，要求两台电动机的工作频率尽可能地一致，以保证电动机转速的一致性. 避免一高一低，形成风阻，影响风扇的正常运行.

五种跑步效果

该逆变器于2008年5月30日安装并于6月3日投入运行. 逆变器显示屏采用中文图形化人机界面，触摸屏操作，生动直观，并配备了高级监控计算机. 逆变器的运行状态一目了然. 可以在触摸屏和上位机上查询各种运行数据和报警信息，方便操作人员及时了解变频器的运行情况. 该逆变器易于操作，可以同时启动两级风扇，并且可以在短时间内以高速启动以达到所需的风量. 缩短的启动时间可确保生产安全，并实现一键式反向卷绕. 逆风操作比以前更简单，更可靠煤矿风机用隔爆型变频器，并且可以完全满足10分钟内实现逆风的要求. 自投入运行以来，逆变器一直稳定运行. 输出频率，电压和电流均符合要求. 满载时，电网侧的总电流谐波容量小于3％. 风扇的运行速度低于额定速度，不仅节省了能源，降低了维护成本，而且降低了风扇的运行噪音，经济效益良好.

可以看出，矿井通风机采用变频调速，不仅实现了软启动和停止，节省了电能，而且可以根据巷道的风量需求方便地进行调节. 应用效果非常理想. 变频运行时，风扇效率为80％，节电率在30％以上，节能效果非常明显.

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