风机变频调速装置在汝箕沟煤矿的应用

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摘要：变频调速技术作为高新技术、基础技术和节能技术，已经渗透到所有经济领域中，应积极应用变频调速技术来改造传统产业，节约能源及提高产品质量，以获得较好的经济效益和社会效益。

关键词：变频调速技术 节约能源

1 使用普通的风机组合开关存在的问题

目前汝箕沟煤矿井下使用河南省济源市鑫科矿山电器有限公司生产的QBZ2-4×120/1140型矿用隔爆型四回路风机组合式真空电磁启动器来实现局部通风机的控制。这种传统的局部通风机控制方式存在的缺点：一是局部通风机只能在工频下运行，在掘进工作面局部通风机的选择上，只能根据工作面的需风量来选择合适功率的局部通风机，但是掘进工作面的掘进巷道长度增加时，需风量随之增加，局部通风机满足不了供风要求，就需更换风机，当选择大功率的局部通风机时，局部通风机的耗电量不可忽视；二是这种传统的局部通风机控制方式，不能实现转速、风量随着工作面瓦斯浓度的变化而调整；三是当掘进工作面的瓦斯浓度超过《煤矿安全规程》规定时不能自动停风，存在“一风吹”的问题；四是风机直接启动，在启动时对风筒冲击力较大，有可能造成风筒在风筒与风机连接处破裂。

2 风机变频调速装置的特点

山西华鑫电气有限公司生产的矿用隔爆兼本质安全型Exd[ib]I Mb风机变频调速装置是由变频调速控制系

统、PLC控制系统和主回路组成，自动化程度高，可用于煤矿井下局部通风机的转速调节。在井下巷道掘进时，该装置在确保掘进工作面有充足的新鲜风流和瓦斯浓度不超过规定的安全值为条件，自动根据工作面瓦斯浓度，在设定范围内调整风机运行频率，从而实现工作面风量的调整，使局部通风机节能、经济运行。当掘进工作面瓦斯浓度超过设定值时，可以自动停风，避免“一风吹”。该风机变频调速装置可以在低频率下启动风机，减少对风筒的冲击，保证了风筒的安全。

3 风机变频调速装置在汝箕沟煤矿的使用情况

2012年8月25日至11月15日，汝箕沟煤矿在01022116切口掘进工作面掘进过程中，由汝箕沟煤矿通风科、通风队、综掘队等单位大力配合下，正式使用山西华鑫电气有限公司的风机变频调速装置，并对风机变频调速装置的相关参数根据掘进工作面的情况进行了设置。2012年11月15日-2013年3月14在020306A工作面风巷及上风巷掘进过程中继续使用该风机变频调速装置。在试运行的七个月时间里，该风机变频调速装置运行稳定、可靠，未出现重大故障造成掘进工作面发生无计划停电、停风事故。

风机变频调速装置在汝箕沟煤矿试运行结果及存在问题：①具有风电闭锁功能，并且能够实现风电闭锁。②能实现双风机自动断电切换功能。③汝箕沟煤矿020306A风巷工作面设计需风量353m3/min，局部通风机运行频率为42HZ时，实测风量为374m3/min，满足要求。④根据实地试验，当T1、T2瓦斯传感器瓦斯浓度均在0.1%范围内（含0.1%），风机变频调速装置输出频率为42HZ；当T1、T2任何瓦斯传感器瓦斯浓度大于0.1%小于0.5%（含0.5%），风机变频调速装置运行频率在42-50HZ之间，随瓦斯浓度的增加成正比例增加；当T1、T2任何瓦斯传感器瓦斯浓度大于0.5%小于0.8%时，运行频率保持工频运行；当T1、T2瓦斯传感器任何一个探头大于0.8%时，瓦斯电闭锁功能利用现有矿井瓦斯监测系统来实现。⑤当T3瓦斯传感器瓦斯浓度大于等于0.5%时，风机变频调速装置的运行频率逐渐减少至零，风机停止运转，此时变频调速装置为待机状态，风电闭锁动作，切断动力电源，当T3小于0.5%时，变频调速装置自动启动，随瓦斯浓度的减少而运行频率增加；当T1、T2任何一个瓦斯传感器大于3%时，主、备风机停机，风机变频装置闭锁，不能上电运行，需要人工解除闭锁后，方可启动风机变频装置运行，即避免“一风吹”。⑥能实现人工手动变频排瓦斯，即设备具有自动控制和手动控制运行的方式。⑦能实现全压软启动，减少对风机风筒的冲击。⑧节能效果明显。在020306A风巷掘进工作面风机使用变频调速后用电对比如下：a风机使用型号为FBDNo6.3/2×30的矿用防爆型压入式对旋轴流局部通风机，功率为2×30KW。在试运行的七个月时间里，共节约电费34556元。b使用普通风机组合开关：使用普通风机组合开关时，风机在工频情况下运行，运行电流为45A，则运行24小时用电量为Q1=1.732UIcosφh=

1.732×0.66×45×0.85×24=1049KWh。c使用风机变频调速装置：使用风机变频调速装置时，根据掘进工作面需风量，将运行频率调整为42HZ，运行电流为31A，则运行24小时用电量为Q2=1.732UIcosφh=1.732×0.66×31×0.85×24=723KWh。每天可节约电量Q=Q1-Q2

=1049-723=326KWh。每天可节约电费326×0.53=

172.78元。

存在问题：①该风机变频调速装置具备瓦斯电闭锁功能，但不能与现有的瓦斯监测系统联网运行。瓦斯电闭锁由现有的瓦斯监测分站来实现。②现变频装置不能实现安装4个以上（含4个）瓦斯传感器的功能，不能加装传感器实现对风速和温度以及风流混合处瓦斯浓度的测量。

总体来说，该风机变频调速装置在汝箕沟煤矿运行情况良好，节能效果明显，达到了预期目标，风机运行频率随瓦斯浓度的变化而变化的功能运行稳定、可靠，值得进行推广使用。

参考文献：

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