变频装置在煤矿主通风机中的应用

袁　辉

（阳煤集团山西平舒煤业有限公司， 山西　晋中　045400）

引言

2005年，我国在煤矿的开采耗能量占到了全国能源总消耗量的3.86%。由此看来，煤矿业依旧是我国最大的能源工业，煤矿业是我国产能最大的领域，同时也是耗能最大的领域。在煤矿开采中，通风机有很大的作用，但是通风机有非常大的耗电功率，其耗电量占到整个生产过程中总耗电量的1/4，对于煤矿业来说，节能是非常重要的，基于此，针对通风机的大耗电率来讲，可以对其进行调整，使用高压变频调速器来限制其主风扇，对其展开节能整改。其中生产于新风光科技公司的JD-BP37变频器和一款型号为CHF100-132G-4的英威腾CHF变频器可以作为节能整改当中所用到的变频器[1]。

1　新风光科技公司JD-BP37变频器的特性

这款变频器的中央处理器非常先进，所以在运行上有更快的效率，并且精度也更高，系统升级时也非常便捷。它具有飞车启动功能，它可以对电机的速度进行辨别，同时还可以在电机持续运行之时进行启动。有高配置的高压调速器，可以展开“高-高”变换，并且是由多组功率模块并联而成的多体结构。设计的过电压、过电流以及欠电压和缺相保护等多种保护功能的变频装置有很强的相关保护性，在瞬间停电、短路以及过热的情况下都会起到保护作用，同时当遇到断电和停机等突发状况时其还会发出警报。这款变频器的变频装置可以对故障进行自我诊断，如果发生故障，就会显示中文的故障信息，同时进行远方报警，这样一来，相关工作人员就可以依据提示对其展开检修，避免了寻找故障根源而耗去大量时间的状况。同时该变频装置可以感知并监控环境温度，如果温度超出设置范围，其便会开始自动报警。该款变频器的单位内电解电容有更高的使用寿命，因为它使用了先进的专利技术。同时，高压提升机也使用了更长寿命的电力电容。有双路AC控制电源的设计，其中有一个是经过干式变压器变压之后形成的，另一个是外部控制形式的，这样的设计，避免了调试时加高压主电的环节，无需此操作即可检测输出波的状态是否正确，这让安装和调试人员大大减少了安装和检修的麻烦，对于以后的运行来说，也提升了效率和安全。即便是受到频射和震动以及电子噪声的影响，该设备仍可以正常运行，完全符合我国在电磁兼容方面的严格规定[2]。

2　英威腾CHF类型变频器的特性

1）较强的性能。该款变频器的V/F控制器得到了进一步升级，使用的DSP控制系统，优化之后，V/F控制相较于从前，其性能有了很大的提升。G/P合一，CHF系列的变频器一般来说是比较通用的[3]，对于有简单调速需求的客户来说较为实用，而G/P相结合的设计方式，不再区分通用型和风机水泵专用型，可以满足更多客户的更广需求。该变频器有独立的外引键盘，可以达成本机和外引键盘的双重控制，对变频器的运行状态可展开实时测评。有LED外引键盘，这是一个较为简便的键盘，但是它具备所有本机键盘所具备的功能。该变频器中的LCD外引键盘可以显示中文，同时还具备快速复制内嵌参数的效果。为该变频设计的串行通讯功能，具有RS485接口，同时内部还设计有两种通讯方式。该变频器有端子功能，在这项功能之下，用户能够随心选择多种端子控制功能。

2）较强的稳定性。该变频器设计了全独立的风道，有柜体内和柜体外两种散热器的安装办法，风扇结构简洁，更换灵活，变频维护起来也较为方便，变频器有很强的稳定性，无论是印染还是纺织，或是造纸等，变频器可以在多种制造环境之下稳定工作。

3）宽电网电压。电网输入电压为15～-15 V之间，在这个范围之内，变频器都可以自如运行，不用担心出现故障问题。

4）极强的保护性。该款变频器具有非常全面的保护功能，有故障自动复位保护还有内置雷击过流保护以及常规故障自动排除保护等多达20种灵敏的保护功能。

5）该款变频器有非常标准的制造平台。在工艺设计上，可以防腐蚀防静电，还可以防粉尘，是通过高水平，高专业的流水线生产出来，整个生产过程中也有严密的管理措施。

6）存在问题。使用了绕线式异步电机转子，此种转子属于有级启动方式，通常情况下，启动会有冲击产生，存在一定的不稳定因素，这种情况也会对电机造成损伤，降低其使用寿命。在设计上，给主扇风机留较大的余量，主扇风机会在负载较小的情况下运行，在采用挡板的调节作用下，会出现浪费能源的情况，让生产成本进一步提升。自动化的匮乏让系统整体的安全性得不到很好的保障，电阻器和电机会容易出现故障，这就会产生较大的维护工作。

所以，为了整体减少工作量，同时减少耗能，更换新的变频器是很好的选择，新的变频器从本质上来说具备很多优势，但这也需要相关工作人员依照一定的使用规范开展工作，这样才能让新的变频器发挥其应有的作用。

3　高效区高压变频器的调速方式

在对当前风机的运行状况展开分析之后，得到了当前和以后矿井通风网络阻力的曲线图，由此得到了相对精确的矿井通风网络阻力系统和网阻的相关公式。对当前矿井的具体情况展开分析，得到用户反应的初期所用到的风量和负压。同时，对风机的转速和风机的直径进行测定，依据厂家给出的产品特征，做出准确的风路阻力曲线，同时依照风机需要达成的风量和负压，找到前后期工况点，需要保证工况点在高效区开展运行，也就是说系统要达到80%左右的效率。风机叶片的安装解读可以利用公式以及图标得出，结合两者的方式，确定风路特性的曲线，确定工况点，可以通过图来达到平均角度，也能够利用公式得出。在使用上述方式得到初步角度后，在结合矿并阻力曲线后得到工况点，之后再计算出叶片安装的角度，在现实应用中，风机转速大于50%[4]，这样便能够让变频机的风量和负压符合用户的要求，另外，还能够让风机在高效区正常运行。

4　应用高压变频器带来的相关效益

高压变频器可以让电机呈现软启动状态，一定程度上避免了主动冲击，让维护费用相应减少，让设备的使用期限相对延长；让系统更加稳定和可靠，具备了变频故障变为工频的作用，保证风机可以工作；有较高的自动化水平，使用灵活，操作简便；输入谐波小，不会让电网受到影响，较低的输出谐波含量，对所有改造项目的普通异步电动机来说都非常适用；该设备在显示界面上做了人性化的设计，全中文的显示，对于人们来讲非常方便；有非常全面的安全保护性，对于过热和过压以及短路和过载来说都可以实现自我保护，同时还有外围连锁保护功能，这样的设计让系统的安全性更进一步；对于每台扇风机的电气参数和工艺参数以及电气设备和工作状态都可以有很好的检测作用，可以收集到各项运行数据。可以对控制程序进行严格的掌控，还可以对主扇风机和控制柜的硬件闭锁控制展开有效的指导。将通风系统的工艺参数、电气参数以及运行状态连接到控制站，这样可以实时监测设备是否开始工作，是否产生故障，一旦发现问题，便可及时地根据运行记录展开故障的分析和排除，在特定条件之下，甚至可以实现远程控制，无需专人值守，对其展开控制和监督。

5　结语

通风机在煤矿开采的过程中起到很大的作用，但是由于其耗电功率较大，需要对其展开调整，以起到节能的效果，通过多方面分析，确定更换变频器会起到很高的节能效果，同时还能提升效率。在对变频器更换前后展开分析之后，更换合适的变频器，这样便可以让煤矿的主风机的节能效果逐步凸显，同时，变频器的稳定性使整个通风机系统的稳定程度都有较大的提升。当前全球范围内对环保工作都极为重视，我国也不例外，节能减排是环保工作中的一项重点工作，煤炭企业作为生产过程中消耗能源较多的产业，应当对自身生产等各个流程展开详细分析，找出能源消耗较大的环节，做出相应的改善措施。在通风机系统中，通过更换变频器便可以达到良好的节能效果。事实上，在煤矿业的作业当中，想要减少排放，是可以通过很多方式实现的，各企业应当对此多加思考，积极落实节能减排政策，使自然环境有一个良好的转变。

[1]张皓，续明进，杨梅.高压大功率交流变频调速技术[M].北京：机械工业出版社，2016.

[2]韩安荣，满永奎，吴成东,通用变频器及其应用[M].北京：机械工业出版社，2012.

[3]范天吉.煤矿通风综合技术手册[M].吉林：吉林电子出版社，2013.

[4]马建斌，田生文.高压变频器在煤矿主扇风机中的应用[J].电气时代，2007（4）：56-58.