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欧科变频器在煤矿对旋风机上的应用

更新时间:2016-04-26点击次数:1550次字号:T|T
作者:赵安平 一、引言 长期以来,煤矿由于受复杂的生产条件和环境影响,按煤安通风规范,在矿用设备设计选型上都采用最大通风量指标,选用风机功率比较大的型号,电机全速运行,大马拉小车现象非常普遍,耗能十分严重。如何以技术进步和技术创新为先导,降低企业的生产成本,提高劳动生产率是煤炭生产企业需要解决的迫切课题。 煤矿主通风机是煤矿的四大主要设备之一,作为矿井主通风,它每天24小时不停地运转,是整个矿井的“呼吸...
作者:赵安平

一、引言


长期以来,煤矿由于受复杂的生产条件和环境影响,按煤安通风规范,在矿用设备设计选型上都采用最大通风量指标,选用风机功率比较大的型号,电机全速运行,大马拉小车现象非常普遍,耗能十分严重。如何以技术进步和技术创新为先导,降低企业的生产成本,提高劳动生产率是煤炭生产企业需要解决的迫切课题。


煤矿主通风机是煤矿的四大主要设备之一,作为矿井主通风,它每天24小时不停地运转,是整个矿井的“呼吸”系统。然而随着开采及掘进的不断延伸,巷道延长,所需的风量也将不断增加,风机所用功率也将加大。四季的交替,冷热的变化,所需的风量也需不断调节。但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,通常远大于煤矿正常生产所需的运行功率。

二、对旋风机系统原理 


1、对旋风机主要部分组成                                                               
1)集流器:流线型的集流器可使进入风机的气流均匀平稳,提高风机的运行效率和降低风机的噪声。  
2)进、出口消声器:消声器为两层圆筒结构,镀锌穿孔板内筒外包覆高效吸声材料 ,外筒采用优质镀锌钢板,各零、部件之间通过不锈钢拉铆钉和螺钉联接,避免了烧焊对镀锌层的破坏。整个消声器结构轻巧、美观大方。  
3)整流罩:流线型的整流罩可使风机内流场得到优化,提高风机的运行效率和降低风机的噪声。  
4)电动机:特制的专用电动机可保证风机能在高温环境中可靠运行(280℃/0.5h或250℃/1h以上)。电动机的额定电压为660V,频率为50Hz,防护等级为IP54(或IP55)绝缘等级为F级(或H级);还可根据用户需要,提供适宜在亚热带湿热环境工作的防潮等级为TH级的特制电机。 
5)一级叶轮:机翼形叶片与轮毂由铝合金铸造而成。 
6)二级叶轮:机翼形叶片与轮毂由铝合金铸造而成。 
7)扩压器:可回收一定的动压,提高风机的静压比

2、对旋风机的整体结构图如下:

3、对旋风机的整体外观图:


4、对旋风机现场图片:


5、对旋风机的传动结构图:


6、对旋风机的工作原理:

煤矿对旋风机因其主要由该通风机采用两级叶轮对旋式结构,它是将一个叶轮装在另一个叶轮的后面,而叶轮的转向彼此相反,两级叶轮分别由容量及相同型号电动机驱动,两个叶轮旋转方向相反,从进风口看,第一级叶轮顺时针方向旋转,第二级叶轮则逆时针方向旋转。当空气流入第一级叶轮获得能量后并经第二级叶轮排出,第二级叶轮兼备普通轴流风机中静叶的功能,在获得整直圆周方向速度风量同时,增加气流的能量,从而达到普通轴流式通风机不能达到的高效率,高风压。

作为矿井主通风,它每天24小时不停地运转,是整个矿井的“呼吸”系统。然而随着开采及掘进的不断延伸,巷道延长,所需的风量也将不断增加,风机所用功率也将加大。四季的交替,冷热的变化,所需的风量也需不断调节。但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,通常远大于煤矿正常生产所需的运行功率。传统的调节系统,是根据风量所需的多少,靠调节风门、叶片角度来实现的。这样运行存在以下几个问题:

1.电能的严重浪费

大型煤矿的服务年限大多在几十年以上,投产初期到井田稳定开采一般在十年以上,但是一般主扇风机设计上余量特别大,在相当长的时间主扇风机一直处在较轻负载下运行。由于煤矿主扇风机一般采用档板调节,因此造成能源浪费,增加了生产成本。

2、启动困难,机械损伤严重

主扇风机采用直接启动,启动时间长,启动电流大,对电动机的绝缘有着较大的威胁,严重时甚至烧毁电动机。而高压电动机在启动过程中所产生的单轴转矩现象使风机产生较大的机械振动应力,严重影响到电动机、风机及其它机械的使用寿命。

3、自动化程度低

主扇风机依靠人工调节档板,更不具备风量的自动实时调节功能,自动化程度低。在故障状态下,如风流短路,将对矿井正常生产造成严重影响。

变频调速器作为一种新型的电力变换装置,已成熟地应用到工业生产的各个方面,不但启动容易,节能效果显著,而且对电机保护功能齐全

7、变频改造原理:

煤矿主通风机在煤矿的安全生产中起着至关重要的作用。矿井的瓦斯爆炸,与巷道的通风是否顺畅,风量的充足与否都有着直接关系,一旦通风不畅,瓦斯浓度升高到一定程度,即会造成爆炸塌井,造成重大事故,危及矿工的生命安全。如此重要的安全生产关键设备,如果因某种故障而停机运行,将会给整个矿山的安全生产带来巨大威胁,因此,要求与之配套的变频器必须具备非常高的可靠性才能够满足安全生产的要求。正式投运,运行稳定,一般都运行在30~40Hz,采用变频器驱动的方案取代风门、挡板、阀门的控对于阀门调节而言,采用变频调速器后,将阀门全开,通过改变电机电源频率的方法来改变电机转速。由制方案。

变频调速节能是相流体力学可知,流量q与转速n的一次方成正比,风压h与转速n的平方成正比,功率p与转速n的立方成正比,即:q=qe×(n/ne),h=he×(n/ne)2,p=pe×(n/ne)3,式中,qe为风机的额定流量,he为风机的额定压力,pe为风机的额定功率,ne为风机的额定转速。由上面的公式可知,调节风机流量时,可通过转速进行调节,此时风机轴输出功率与转速的立方成正比。

利用欧科PT200系列进行控制,电机可平滑启动,对电网无冲击,内置转速追踪功能,掉电能正


常再启动,外部端子远程启动,同一个启动信号启动两台设备,外部电位器给定一台变频器,另外一台通过第一台的反馈信号给定频率,这样可以保证两台设备同时运行、频率一致。

三、变频器的现场应用

1.变频器电气原理图:

2、变频器的参数设置:


3.现场应用图片:

4.应用方案的优点:
a.变频器起动对电网没有任何冲击。由于变频器改造后风机可以实现变频软起动,避免了起动电流的冲击,不仅对电网没有任何冲击,而且还可以随时起动或停止;
b.按需调节风量,避免浪费。进行变频改造后,风机的送风量不再需要由风门来调节,不需对叶轮角度调节,而是由变频器通过变频调节风机的转速来实现,调节范围可以从0%—100%;因而可以根据生产需要随意调节风量,减少了不必要的浪费;
c.变频节能运行,节约了大量能源。由于变频改造后不再使风机一直处于满负荷工作状态,节能率高达20%~40%以上;
d.降低风机工作强度,延长使用寿命。进行变频改造后,风机的大部分工作时间都在较低的速度下运行,因而大大降低了风机工作的机械强度和电气冲击,将会大大延长风机的使用寿命,降低维修强度;
e.电机和风机运转速度下降,润滑条件改善,传动装置的故障下降;
f.系统压力降低,对管道的压力和密封等条件缓解,延长使用寿命;
g.系统完善的监控性能和高可靠性提高了工作效率,减少了检修和维护的工作量;
h.可有效降低风机运行噪声。
 
四、变频器的日常维护:
a.环境温度是否正常,保证通风口的畅通。
b.注意变频器风扇运转是否正常,定期进行灰尘处理。
c.注意雨天防水漏入、流入设备内部。
d.安装时电机注意接地,不要零线与地线共用;
e.模拟量信号线与主动力线要交叉走线,防止干扰。

五、结束语:
   对旋风机在我国煤矿产业已广泛应用,结合它的使用情况和发展趋势,采用变频调速技术,对实现节能运行、降低生产成本、提高自动化程度均有重要意义。
   变频技术已随着电力电子技术、微电子技术、电子计算机及智能自动化控制理论等多学科的发展而取得了长足的进步。变频调速节能产品也实现了由低压到高压、由小功率到大功率的发展,充分发挥了对旋轴流式通风机的综合技术优势。