矿井主扇风机采用高压变频调速后效益分析.docx

矿井主扇风机采用高压变频调速后效益分析摘要：矿井主扇风机是煤矿生产中主要的用电负荷之一风机是按照矿井最大用风量进行选型设计。根据规程要求对井下需求供风量进行计算流量达到15516m3/min就能满足井下供风要求。为了节约能源的消耗对主扇风机进行高压变频改造改造后风机运行稳定大大地节约了能源的消耗。关键词：矿井通风机；变频器；变频调速中图分类号：TD633文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）26-0084-021概述我公司使用两台通风机是沈阳通鼓风机厂生产的型号为K4-73-01№32F的离心式主通风机各配有一台Y630-12G型电动机额定电压6kV功率1200kW额定电流150A转速580r/min一台工作一台备用该风机的额定流量为20000m3/min。负压2300Pa所需流量为15516m3/min。2主扇风机采用高压变频调速可行性分析范各庄风机主要技术参数表如表1所示：表1设备名称离心式风机生产厂家沈阳通鼓风机厂通风机铭牌参数型号K4-73-01№32F额定流量（m3/min）20000工作压力（kPa）2.4转速（r/min）580叶轮直径（m）3.2轴功率（kW）1200额定效率（%）85电动机铭牌参数型号Y630-12G-2/Y630-12G-1额定功率（kW）1200定子电压（V）6000定子电流（A）150转速（r/min）496功率因数0.81如图1所示是通过调节风机的转速来改变风机特性的曲线从图中可以看到：当风机转速调至n1时风压-风量曲线与管网特性曲线R相交于点M1风机的风量、风压分别为Q1、H1；相应的当风机转速调至n2时风压-风量曲线与管网特性曲线R相交于点M2风机的风量、风压分别为Q2、H2。n1>n2根据特性曲线可以看出当转速降低流量降低同时风机压力也随之降低风机内部压力也随之下降。这样就可以使用高压变频器通过改变频率来改变风机的转速这种方法不必改造风机本身只需由外部调节风机转速风机档板能够保持全开的位置不变同时能够实现无级线性调节风量适用于需要风机连续运行、连调节的场合。图1调节风机转速改变风机的特性曲线3高压变频改造技术方案高压变频器工作原理：三相6kV高压交流电通过高压开关柜送至干式隔离移相变压器供给每相5个共计15个单相IGBT逆变器功率单元采用Y形连接每相上的5个功率单元输出的SPWM波相叠加后将形成线电压为6kV的高质量的正选波输出供给电动机。通过控制此输出正弦波的电压幅值和频率来控制电动机的转速。图2曲型系统连接电路系统连接电路：如图2所示是高压变频系统的典型的电路连接示意图通过此图可以看出高压变频系统的整个工作过程：通过高压隔离开关K1变压器的原边能够连接到母线电网上而母线电压经过多组副边绕组降压移项后输入到高压变频器高压电动机的工作就是有高压变频器的输出直接驱动的。高压变频器主电路：图3所示就是高压变频器的主电路。图4和图5分别为实测的高压变频器输入电压波形和电流波形。图3变压变频器主电路图4高压变频器输和电压波形图5高压变频器输入电流波形电压叠加原理：将多个功率单元的输出电压相互叠加就形成了高压变频器的输出电压。例如由5级功率单元叠加形成的6kV高压变频器的电压叠加原理如图6所示：图6高压变频器电压叠加原理当电网电压为6kV时变压器的副边输出电压即功率单元的输入电压为690V每个功率单元的最高输出电压也为690V同一相的五个单元串联后相电压为690V×5=3450V由于三相连接成星型那么线电压便等于1.732×3450V≈6000V达到电网电压的水平。图6所示是多个功率单元串联后所得到的阶梯正弦PWM波形。图7所示是实测得到的高压变频器输出电压波形和电流波形。正弦PWM波形因为正弦度好、du/dt值小。图7功率单无输出波形及输出相电压波形高压变频器的系统组成：高压变频调速系统的组成包括功率柜和变压器柜、旁路柜。4风机应用高压变频器后取得的效果（1）变频器控制电源可以实现双路同时供电保证控制电安全可靠。（2）变频器除具有远程控制外还可以实现本机控制即可通过变频器本机控制操作面板选择“本机/远程”控制。（3）变频器具有过流、短路、接