矿井主通风机高压变频调速装置的研究及应用.pdf

电气应用*++,年第*-卷第.期·技术探讨·
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矿井主通风机高压变频调速装置
的研究及应用

摘要介绍了矿井主通风机高压变频调速装置的关键如果采用高压交流变频调速技术，由
技术研究，以及在海孜矿中央风井的现场应用效果。于两台电机的参数一样，可以由一台
"---./容量的高压变频器控制两台电
刘继平!淮北矿业集团公司机电处机，开环定速运行，风量风压控制在满足
矿井需要范围内，能大大降低能耗，减少
维修工作量。*--+年1月，淮北矿业集
团公司与北京合康亿盛公司合作研制的主
通风机高压变频调速装置在海孜矿中央风
!引言
井投入运行，效果良好。
矿井主扇风机用于向井下提供新鲜风
"主要问题研究、目标及关键技术
流、排除污浊空气和有害气体，对煤矿的
安全生产影响重大。矿井主通风机全年不"#!主要问题研究
停地运行，其电耗量较大，平均电耗约占（"）用高压变频调速装置对风机的拖
矿井电耗的"#$。近年来，我国矿井多动电机供电，通过改变频率，调整风机的
采用对旋式通风机，该类型风机采用交流转速，用降速的办法来降低风量，直至满
防爆异步电动机双电机拖动。该类型风机足矿井需要。
传统的调节系统是根据所需风量多少，调（*）用一套高压变频调速装置，通过
节叶片角度。这种调节方式必须在风机停切换开关，可以分别拖动两台风机，具有
机时才能进行，只适合较长阶段的风量调一拖二功能。
关键词!"#$%&’()节，调节起来不方便，可调范围也不大（2）如高压变频调速装置出现故障，
主通风机·（一般一度为一单位），电机全速运行，节发出报警，可切换到工频运行，保证风机
对旋式·电不明显。另一种调节系统是调节风机电不停风，不影响矿井通风。
高压变频·机转速。通过比较，异步电机变频调速方（,）高压变频器采用单元串联多电平
法是最有发展前途的调速方法。方式，谐波成分小，功率因数高。
淮北矿业集团公司海孜矿中央风井配"#"目标
置两台%&—’’—(—)*+型对旋风机，一（"）通过高压变频调速装置，风机可
用一备，每台风机配置两台,#-./、+.0以根据矿井通风需要随时调速运行，使风
防爆笼型异步电动机。因矿井通风系统变机始终运行在高效区。
化，目前风机叶片角度已调到最小，并使（*）采用计算机进行过程控制，安全
用风门调节风量。这样造成风机系统运行可靠，维护量小。
效率低下，电能浪费惊人，运行状况差，"#$技术关键
增加了维修工作量。（"）国产高压变频调速技术在矿井
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矿井主通风机高压变频调速装置的研究及应用电气应用!""#年第!$卷第%期
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大功率通风机上首次应用，具有其应用的特殊性。*、2接变压器二次线圈的三相低压输出，三相二
通风机停机!"#$%即为重大事故，因此对变频器的极管全波整流为直流环节电容充电，电容上的电压
可靠性及系统的安全性设计要求很高。提供给由4802组成的单相3形桥式逆变电路。
（&）海孜矿中央风井是对旋式轴流风机，起动
力矩大，采用低速补偿方式，使变频器在低速时具
有良好的转矩输出特性。
（’）通风机为一用一备，为了节省投资，采用
切换柜使变频器能在两台风机之间切换，实现一拖
二功能。
（(）变频器与计算机之间的通信，采用)*(+,
隔离端口-./01*)21通信规约，实现计算机
对变频器的监视和控制。
风机供电系统图如图!所示。

图&变频器主回路图

%变频改造实现的效果
图!风机供电系统图
（!）节电效果显著改造前海孜矿中央风井风
!高压变频调速系统原理机运行效率低，在(,=以下，采用高压变频调速
装置后，风机效率提高到>+=以上，年节电?&万
!"#系统结构
:@·A。
3456)2系列高压变频器采用交7直7交直接高
（&）变频器根据设定频率调节电动机的转速，
压（高7高）方式，主电路开关元件为4802。由于
实现风机的转速自动控制，投入变频器后风机进风
4802耐压所限，无法直接逆变输出9:5，而因开
闸门全部打开，还可以实现风机的远程联网控制，
关频率高、均压难度大等技术难题无法完成直接串
实现无人操作。
联。3456)2变频器采用功率单元串联，叠波升
压，充分利用常压变频器的成熟技术，因而具有很（’）减少了对电网的冲击采用变频调节后，
高的可靠性。它对电网谐波污染小，输入功率因数系统实现软起动，电机起动电流不超过额定电流，
高，不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装起动时间相应延长，对电网无冲击，延长了电机及
置；输出波形质量好，不存在谐波引起的电机附加风机的使用寿命。