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高压变频节能改造技术在煤矿主通风机中的应用.pdf
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1、 2024 年第 1 期70中国高新科技技术应用|TECHNOLOGY APPLICATION高压变频节能改造技术在煤矿主通风机中的应用位晓林山东能源集团枣庄矿业(集团)有限责任公司田陈煤矿,山东 枣庄 277000摘要:主通风机是煤矿的主要设备之一,部分煤矿在开采后期主通风机的运行功率远超出煤矿正常生产所需运行功率,能量损耗较为严重。基于此,文章针对煤矿主通风机高压变频节能改造需求,提出了煤矿主通风机高压变频节能改造方案。经实践分析,煤矿主通风机高压变频节能改造效果较好,实现了提质增效的目的。关键词:高压变频;节能技术;主通风机文献标识码:A中图分类号:TD407文章编号:2096-4137
2、(2024)01-70-03DOI:10.13535/ki.10-1507/n.2024.01.17The application of high voltage variable frequency energy saving transformation technology in coal mine main ventilatorsWEI XiaolinShandong Energy Group,Zaozhuang Mining(Group)Co.,Ltd.,Tianchen Coal Mine,Zaozhuang 277000,ChinaAbstract:The main ventil
3、ation fan is one of the main equipment in coal mines.In some coal mines,the operating power of the main ventilation fan in the later stage of mining far exceeds the required operating power for normal production,resulting in severe energy loss.Based on this,in response to the demand for high-voltage
4、 frequency conversion energy-saving transformation of coal mine main ventilators,a high-voltage frequency conversion energy-saving transformation plan for coal mine main ventilators is proposed.Through practical analysis,the high-voltage frequency conversion energy-saving transformation effect of co
5、al mine main ventilators is good,achieving the goal of improving quality and efficiency.Keywords:high voltage frequency conversion;energy saving technology;main ventilation fan近年来,煤炭生产节能改造不断升级。以往煤矿主通风机风量调节主要依靠风门调节、叶片角度调整方法,存在调节次数少、固定时间长、调节效果差等问题,加之煤矿主通风机设计余量较大,在长时间内风机处于较轻负载运行状态,电能浪费较为严重。利用高压变频节能改造技术
6、,有望降低煤矿主通风机能源损耗。因此,研究高压变频节能改造技术在煤矿主通风机中的应用具有非常突出的现实意义。1高压变频节能改造技术在煤矿主通风机中的应用需求主通风机是煤矿大型固定设备,具有运行时间长、容量大、可靠性要求高的特点,其经济运行情况关乎矿井生产效益。高压变频节能改造技术在煤矿主通风机中的应用需求涉及电能节约、减轻机械损伤、提高自动化程度几个方面。(1)在煤矿主通风机应用高压变频节能改造技术后,更改调节方式,减少能源浪费。(2)利用间接启动代替直接启动,在保证电动机绝缘良好的同时,降低高压电动机启动期间单轴转矩,确保电动机、风机及相关机械使用寿命。(3)主风机挡板调节实现自动化,故障状
7、态下自动运行,确保矿井正常生产。(4)煤矿主要通风机目标级工序能耗需不大于0.360kWh/(Mm3Pa),准入级能耗为 0.360 0.400kWh/(Mm3Pa),达标级工序能耗为 0.400 0.460kWh/(Mm3Pa),限制级工序能耗为 0.460 0.494kWh/(Mm3Pa)。高压变频节能技术改造应将煤矿主要通风机平均能耗控制在达标级甚至准入级。2高压变频节能改造技术在煤矿主通风机中的应用方案2.1总体方案根据煤矿主通风机经济安全运行要求,选择“一拖二”高压变频节能改造方案,在原有风井设备结构一定的情况下,将 3 台切换装置设置在 1 号主通风机、2 号主通风机、以往工频电控
8、系统之间,并增设 1 台容量为 1000kW 的高压变频调速装置,变频器拖动 2 台风机开环定速运行的前提是“开关切换”,具体如图 1 所示。图1煤矿主通风机“一拖二”高压变频节能改造方案图 1 中,1 为 6kV 段母线;2 为 6kV 段母线;3 为主要通风机的 1 号工作风量调节开关;4 为主要通风机的 2 号工作风量调节开关;5 为主要通风机的 5 号工作风量调节开关;6 为主要通风机的 3 号工作风量调节开关;7 为主2024 年第 1 期71中国高新科技TECHNOLOGY APPLICATION|技术应用要通风机的 4 号工作风量调节开关;8 为高压变频器;9 为 1号切换柜;1
9、0 为 2 号切换柜。根据图 1,在通风机监测装置、变频器之间设置 RS485隔离端口,经 Modbus RTU 通讯规约控制。在高压变频风机速度调节装置发生故障后,立即发出报警,向工频运行模式切换,确保变频机故障状态下通风机正常运行。在变频改造投切期间,主通风机变频电控联锁完备,工作变频器切换刀闸、变频器柜门可在电源进线柜合闸后被电磁锁封闭,1 号通风机和 2 号主通风机工频、转换刀闸、变频切换刀闸可在电源进线柜合闸后被电磁锁联锁并发出指示灯提示。同时,使通风机叶片始终处于最佳角度,根据矿井通风要求,经高压变频灵活调速,确保通风机运行效率最高。2.2系统硬件改造变频调速系统主要由高压变频器、
10、隔离变压器、旁通回路、控制单元 4 个部分组成。其中,高压变频器选择“交-直-交直”接高压(高-高)方式,经多电平串联叠波升压支持运行。在高压变频器中,除绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)主电路开关元件,还包括 15 个结构相同、性能一致的功率单元,每相对应 5 个功率单元,每相内功率单元串联,整流侧为二极管三相全桥,可互相转换。隔离变压器高压侧输入 6kV 电源,二次侧经降压移动相位输出三相 690V 电压,向功率单元(U、V 输出端子为星形接法串接)提供电力能源,一旦某一功率单元发生故障,直接控制对应单元输出端子短路,并退出电
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