煤矿主风机变频电控系统节能改造方案.docVIP

煤矿主风机变频电控系统节能改造方案 概述 煤矿巷道通风系统，在煤矿的安全生产中起到至关重要的作用，主通风机作为煤矿通风系统中的重要设备，通常采用直接启动、降压启动或者采用电力电子技术的交流电机软启动方式。近年来，随着电力电子技术、大功率半导体技术以及计算技术的飞速发展，煤矿增产、降耗、提效被提到了重要的位置，设备节能改造势在必行。变频调速技术以其优异的调速和启动性能，高效率、高功率因数、节电显著和应用范围广泛等诸多优点而被认为是最有发展前途的调速方式之一。 在煤矿巷道通风系统中，随着煤矿开采及掘进的不断延伸，巷道延长，矿井所需的风量不断增加，风机所用功率也将逐渐加大。集结地交替，冷热的变化，所需的风量也不断调节，由此，煤矿原根据反风及开采后期运行工况所设计的通风机及拖动的电动机的功率，通常要比煤矿正常生产所需要的运行功率高。存在以下问题： 1、电能的严重浪费 煤矿的服务年限大多在60年以上，投产初期到井田稳定开采一般在10年左右，这就意味着在这10年的时间里，主通风机一直处在较轻负载下运行。在传统的技术条件下，由于电机的转速不可以调节，只能通过改变风机叶片或挡风板的角度进行风量调节。因此造成能源浪费，增加生产成本。 启动困难，机械损伤严重 主通风机若采用直接启动，启动时间长，启动电流大，对电动机的绝缘有着较大的威胁，严重时甚至烧坏电动机。而电机在启动过程中所产生的机械冲击现象使风机产生较大的机械应力，会严重影响到电动机、风机及其它机械的使用寿命。 自动化程度低 主通风机依靠人工调节风机叶片或挡风板角度调节风量，不具备风量的自动实时调节功能，自动化程度低，检测点少。在故障状态下，不能及时和风机联动，将对矿井正常生产造成严重影响。 为了矿井的安全生产和降低生产成本，提升该煤矿的自动化水品，对主扇风机进行改造具有非常重要的意义。根据用户现场情况及现代工业自控技术的发展趋势，系统配置方案为智能低压变频调速控制设备。 二、变频节能原理 智能低压变频调速控制系统利用低压变频调速来实现风量（风压）调节，代替挡风板等控制方式不但可以节约大量的电能，而且可以显著改善系统的运行性能。 风机的工况调节有两种方法：一是改变风机本身的性能曲线，二是改变管网的热性曲线，也可以将这两种方法结合起来使用。 而传统的方法是调节风门的方式调节风量，与调节转速来控制风量的方法相比存在着明显的能源浪费，其原理可由图1来说明。 H H2 H1 H3 Q2 Q1 Q 图中，曲线1为风机在恒速n1下的风压-风量（H-Q）特性曲线；曲线5为恒速n2下的风压-风量（H-Q）的特性曲线；曲线3为管网的风阻特性（风门全开）。 假设风机在设计时工作在A点，效率最高，此时输出风量Q为100%，轴功率为PS1，与Q1和H1 的乘积成正比，即Ps1与A-H1-O-A所包围的面积成正比。 如果要讲流量减少为Q2主要调节方式有两种： 传统的方法 风机的转速保持不变，将风门关小，这时管网的风阻特性曲线4所示，工作点移至B点，风量为Q2风压为H2，电动机的轴功率Ps2与O-Q2-B-H2-O所围成的面积成正比。 调节转速的方法 风门的开度不变，降低风机的转速，这时，风压-风量(H-Q)特性曲线如图5所示，工作点移至C点，风量仍为Q2，但风压为H3，电动机的轴功率PS2与O-Qb-C-hc-O所围成的面积成正比。 由图可见，在满足同样风量Q2的情况下，风压讲大幅度降低到H3轴功率Ps2也明显降低。所节约的功率与面积B-H2-O-Q2-B和C-H3-O-Q2-C差成正比，由此可见，用调速的方法来减少风量的经济效益是十分显著的。 由流体学可知，风量Q与转速n的一次放成正比，风压H与转速n的平方成正比，轴功率Ps与转速n的平方成正比，即： Q ∞n H ∞n2 Ps∞n3 风机轴功率Ps=Q·H 风机效率η， 电动机功耗Pm=Ps/η1-Q·H/η 在实际工况点分析 风机在实际运行时，处在系统中某一时刻的工况称为工作点，他是能量供求关系的平衡点，记载系统提供的能量刚好满足系统中所需要的能量，也即为，风机的性能曲线与管道的热性曲线的焦点。管网通风阻力特性方程h=RQ2,而且随着生产的进行通风阻力系数R逐渐增大。 在没有变频调速设备的情况下，只能够依靠调节风机风叶角度，来调节风量、风压之间的关系，即如下图2所示，由曲线1调节到曲线2，这种调节方式是有限的，因