一、前言

煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)保證礦井安全生產(chǎn)發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)特性的分析可知，提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率可采用兩個(gè)手段：

一是礦井?dāng)嗝孢m應(yīng)風(fēng)機(jī)，通過(guò)整修井下巷道，擴(kuò)大斷面，減少管網(wǎng)阻力來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于井下地質(zhì)條件復(fù)雜多變，巷道整修實(shí)踐證明，管網(wǎng)阻力難以降到理想要求。

二是風(fēng)機(jī)適應(yīng)礦井?dāng)嗝妫ㄟ^(guò)改變風(fēng)機(jī)風(fēng)葉角度或調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方式主動(dòng)與礦井風(fēng)阻系數(shù)相匹配，在滿足生產(chǎn)需求的前提下，使風(fēng)機(jī)運(yùn)行在最高效區(qū)。

2009年10月11日至19日，九龍礦采用我公司的高壓變頻產(chǎn)品對(duì)南風(fēng)井通風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造后，將風(fēng)機(jī)扇葉角度逐步調(diào)整到最高效率區(qū)，通過(guò)改變供電頻率改變電機(jī)和風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)風(fēng)壓、風(fēng)量的調(diào)節(jié)。經(jīng)過(guò)近3個(gè)月的運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，節(jié)電效果顯著。

二、高壓變頻系統(tǒng)簡(jiǎn)介

高壓變頻系統(tǒng)：型號(hào)HIVERT-Y06/096，功率等級(jí)800kW；輸入電壓等級(jí)6kV，輸出電壓等級(jí)6kV；輸出頻率0~50Hz。配置雙電源手動(dòng)切換柜，實(shí)現(xiàn)雙路供電電源和兩臺(tái)電機(jī)的切換，系統(tǒng)變頻運(yùn)行為主，工頻運(yùn)行作為備用，增加了系統(tǒng)安全冗余系數(shù)。

2.1、運(yùn)行方式

1、變頻器運(yùn)行1#風(fēng)機(jī)：QS1閉合，QS2閉合，QS3斷開(kāi)，合1#高壓電源

2、變頻器運(yùn)行2#風(fēng)機(jī)：QS4閉合，QS5閉合，QS6斷開(kāi)，合2#高壓電源

3、工頻運(yùn)行1#風(fēng)機(jī)：QS1斷開(kāi)，QS2斷開(kāi)，QS3閉合，合1#高壓電源

4、工頻運(yùn)行2#風(fēng)機(jī)：QS4斷開(kāi)，QS5斷開(kāi)，QS6閉合，合2#高壓電源

5、變頻狀態(tài)下反風(fēng)運(yùn)行：停止風(fēng)機(jī)后，只需給定負(fù)頻率，即可反向啟動(dòng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行。 

注：兩臺(tái)風(fēng)機(jī)不可同時(shí)變頻運(yùn)行（由QS1，QS4互鎖實(shí)現(xiàn)）

2.2、切換步驟（帶電狀態(tài)下）

1#變頻狀態(tài)切換到2#變頻狀態(tài)（2#原來(lái)是旁路投入狀態(tài)）

1、合2#電源柜高壓

2、停變頻器

3、停1#電源柜高壓

4、將1#旁路柜切換到旁路投入狀態(tài)

5、合1#電源柜高壓

6、停2#電源柜高壓

7、將2#旁路柜切換到變頻投入狀態(tài)

8、合2#電源柜高壓

9、啟動(dòng)變頻器

三、變頻改造對(duì)比 

南風(fēng)井通風(fēng)機(jī)使用的是兩臺(tái)型號(hào)為GAF-26.6-17-2的軸流式風(fēng)機(jī)，所配電機(jī)為Y560-10的三相異步電機(jī)，額定功率800kW，6kV/95.6A，額定轉(zhuǎn)速594rpm，功率因數(shù)0.84。單臺(tái)風(fēng)機(jī)可提供額定風(fēng)量達(dá)130~143.7m3/s，額定壓力3000~3500Pa。

根據(jù)九龍礦水淹后現(xiàn)狀，經(jīng)過(guò)前期調(diào)研、分析論證及后期總結(jié)，將南風(fēng)井主抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行大致分為三個(gè)階段，現(xiàn)場(chǎng)工況對(duì)比現(xiàn)簡(jiǎn)要介紹

第一階段：南二大巷水泥封堵階段（2009年7月1日—11月10日）

九龍礦2009年6月30日，主副井排水至井底-600米大巷，隨后南北風(fēng)井風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，井下南二大巷被注漿水泥墻封堵，南風(fēng)井總抽風(fēng)量4884m3/min，南一風(fēng)道總進(jìn)風(fēng)量?jī)H有100-200m3/min風(fēng)量，隨著巷道的清理整修，風(fēng)量由100m3/min 逐步增大到850m3/min，其余4034m3/min由閘門(mén)配風(fēng)（風(fēng)機(jī)扇葉角度已經(jīng)調(diào)至最小角度-20°，不配風(fēng)風(fēng)機(jī)喘振），大量電能白白浪費(fèi)。

變頻改造后，扇葉角度由-20°調(diào)到-15°，頻率由50Hz降低到37Hz，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由491r/min降低到440r/min，單耗由1.8kWh/Mm3Pa降低到0.9kWh/Mm3Pa，單耗降低50%，節(jié)電率56%，合計(jì)節(jié)電量46080kWh，節(jié)約電費(fèi)2.58萬(wàn)元。在消除無(wú)效配風(fēng)節(jié)約能源的同時(shí)確保了風(fēng)機(jī)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；

第二階段：南二大巷水泥墻清開(kāi)，風(fēng)阻降低，消除閘門(mén)配風(fēng)（2009年11月5日—2010年4月1日）

2009年11月5日南二大巷水泥墻被清開(kāi)，但南翼通風(fēng)系統(tǒng)仍沒(méi)有恢復(fù)到出水前狀態(tài)，該階段風(fēng)機(jī)工頻供電時(shí)，風(fēng)機(jī)扇葉角度-20°，總抽風(fēng)量3500m3/min，負(fù)壓2000Pa（水柱），閘板門(mén)開(kāi)啟50%，單耗0.52kW﹒h/Mm3Pa。

改造后，風(fēng)機(jī)扇葉角度由-20°逐步調(diào)至-15°、-10°最后調(diào)至風(fēng)機(jī)最高效角度0°，頻率由50Hz逐步調(diào)到40Hz、37Hz、30Hz最后調(diào)至最優(yōu)頻率22Hz，此時(shí)，風(fēng)機(jī)抽風(fēng)量3200m3/min（井下南翼風(fēng)量），風(fēng)機(jī)負(fù)壓670Pa（水柱）風(fēng)機(jī)單耗0.406kWh/Mm3Pa，單耗降低22%，節(jié)電率77%，合計(jì)節(jié)電量73870kWh，節(jié)約電費(fèi)41.37萬(wàn)元。實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)精確調(diào)節(jié)按需供風(fēng)。

第三階段：南翼通風(fēng)系統(tǒng)恢復(fù)到出水前工況（2010年4月1日以后）

預(yù)計(jì)2010年4月1日南翼通風(fēng)系統(tǒng)恢復(fù)到出水前風(fēng)量6000m3/min，風(fēng)壓2200Pa（水柱），若工頻供電，風(fēng)機(jī)扇葉角度-7.5°，電流54A，電壓6.3kV，風(fēng)機(jī)有功功率388kW，單耗0.49kWh/Mm3Pa，若改為變頻運(yùn)行，扇葉角度調(diào)至0°，效率由70%提高到88.7%，對(duì)應(yīng)頻率40Hz左右，有功功率290kW，單耗0.4kWh/Mm3Pa，單耗降低20%，節(jié)電率20%以上，每年節(jié)電量858480kWh，節(jié)約電費(fèi)48萬(wàn)元。通過(guò)提高風(fēng)機(jī)系統(tǒng)整體效率實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

四、變頻改造后其它主要應(yīng)用效果

1、原通風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)電機(jī)為直起，起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，起動(dòng)電流大，若對(duì)電動(dòng)機(jī)的各種保護(hù)功能不齊全，會(huì)對(duì)電機(jī)造成嚴(yán)重?fù)p壞，而且直起對(duì)電網(wǎng)也造成較大的沖擊。改造后為變頻起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)沒(méi)有任何沖擊，實(shí)現(xiàn)了變頻軟起動(dòng)，避免了起動(dòng)電流的沖擊。功率因數(shù)大幅提高0.96以上，電網(wǎng)質(zhì)量明顯提高。

2、直接通過(guò)變頻調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)風(fēng)量，無(wú)需使用調(diào)節(jié)葉片角度或風(fēng)門(mén)來(lái)控制風(fēng)量，變頻調(diào)節(jié)的范圍是0~100%，因此可隨生產(chǎn)需要隨意調(diào)節(jié)風(fēng)量。

3、變頻運(yùn)行時(shí)，反風(fēng)的操作只需通過(guò)操作面板來(lái)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需再通過(guò)換向柜的操作實(shí)現(xiàn)，節(jié)省了時(shí)間和體力，提高了工作效率。

4、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，軸溫、噪音、震動(dòng)大幅降低，改善了工作環(huán)境；安全系數(shù)更高；風(fēng)機(jī)維護(hù)量減少，使用壽命延長(zhǎng)。