山西煤炭變頻器在軸流式風機中的應用苗繼軍（神華集團公烏素煤業(yè)有限公司，內蒙古，烏海，016035）應用，以解決主扇調整風量和節(jié)能降耗的問題。

　　由于主扇風機是井下通風的主要設備，其風機設計容量都存在的一定的余量。在目前生產情況下所需的風量遠遠沒有達到風機的額定值，只能采用調節(jié)風葉角度或風門來滿足工況要求，而采取這種辦法，電機所消耗的能量并沒有顯著減少，能量有效利用率低，同時機械震動、噪音、磨損以及操作等方面對設備造成不同程度的損害。為此對風機電動機進行變頻改造，上述問題就能得到很好的解決。

　　1變頻改造方案設計我公司南翼主扇風機為2臺2K60型軸流式風機，電機功率為132kW，24h運轉，對這2臺主扇進行變頻改造。

　　1-1變頻調速控制原理變頻器的構成：電機的變頻調速是通過變頻器實現的，變頻器一般由整流器、濾波器、驅動電路、保護電路以及控制器（MCU/DSP）等部分組成的。PWM型交一直一交變頻器的控制原理框圖，如所示。

　　PWHM型交一直一交變頻器原理框圖在變頻調速中，使用最多的變頻調速器是電壓型變頻調速器，由整流器、濾波系統(tǒng)和逆變器3部分組成。在其工作時，首先將三相交流電經橋式整流為直流電，脈動的直流電壓經平滑濾波后在微處理器的調控下，用逆變器將直流電再逆變?yōu)殡妷汉皖l率可調的三相交流電源，輸出到需要調速的電動機上。由電工原理可知，電機的轉速與電源頻率成正比，通過變頻器可任意改變電源輸出頻率從而任意調節(jié)電機轉速，實現平滑的無級調速。

　　1.2系統(tǒng)可實現的功能變頻器調速控制系統(tǒng)除了大量節(jié)約能源外，還可以根據需要實現多種控制功能。

　　系統(tǒng)可以根據需要設定頻率和工頻2種工作方式，可以方便的進行切換，變頻系統(tǒng)根據相關參數調節(jié)變頻器運行的頻率，手動方式可以通過原有設備和工作模式進行工作。系統(tǒng)平常工作在變頻方式下，在需要時可切換到手動方式下進行控制。同時在變頻系統(tǒng)出現故障時，可以在幾秒鐘內自動切換到手動控制狀態(tài)。

　　電機由變頻器控制實現軟啟軟停，減少設備損耗，延長電機壽命。

　　c系統(tǒng)具有多種保護和報警功能，能對過壓、欠壓、過流、過載、變頻器故障等多種非正常情況發(fā)出報警信號，還能把異常狀態(tài)內容存儲起來，以便檢修分析。系統(tǒng)具有完善的電氣安全保護及電機故障自跨越功能。

　　1.3系統(tǒng)特點控制電機按需工作，減少能源浪費；自動化程度高，操作方便，只需通過按鍵或旋鈕調節(jié)運行頻率即可，各種參數指示顯示一目了然；安全可靠，故障率丨低具有多種安全的保護功能實施變頻后，操作方便省力，降低了工作人員的勞動強度；g電機啟動可以實現軟啟動，避免了工頻啟動對電網和電機的沖擊，有效降低電機和機械部分的工作強度，延長設備使用壽命和檢修周期，減少了維修、維護強度。

　　1.4風機節(jié)能原理曲線（1）一風機在恒定轉速n，下的風壓一風量（H-Q）特性；曲線⑵一管網風阻特性（風門全開）風機節(jié)能原理曲線圖假設風機工作在A點效率最高，此時風壓為H2，風量為Qi，軸功率Ni與Qi、H2的乘積成正比，在圖中可用AH2OQ1表示，如果生產工藝要求風量從Q1減至Q2，這時用調節(jié)風門的方法相當于增加管網阻力，使管網阻力特性變到曲線（3），系統(tǒng)由原來的工況點A變到新的工況點B運行，從中可以看出，風壓反而增加，軸功率與面積BH1OQ2成正比。顯然軸功率下降不大，如果采用變頻器調速控制方式，風機轉速由n1下降到《2，根據風機參數比例定律，畫出在轉速《2風量（H+Q）特性，如曲線（4）所示?？梢?，在滿足同樣風量Q2的情況下，風壓H3大幅度降低，軸功率N3顯著減少，用面積BH1H3C表示。顯然節(jié)能效果十分明顯。

　　15變頻器調速和風門調節(jié)的比較當使用風門調節(jié)風量時，電機轉速N2=N1，所以理論上消耗的功率P保持不變。當使用變頻調速時，N2隨Q2變化，如果Q2降低為Q1的60%，那么P2=P1X90.603=0.216P1.假設60%開度時節(jié)電率為額定功率的60 %.變頻器調速機風門調節(jié)見表1.表1變頻器調速和風門調節(jié)的比較項目功率八W月用電量<賈4年電費/元工頻變頻元。加上改造后對設備損耗和維護強度的降低以及設備使用壽命增加，綜合效益更加明顯。

　　2改造方案根據風機原理和改造要求，風機改造由一臺變頻器對風機進行控制。根據要求，系統(tǒng)實現開環(huán)控制，可利用模擬給定量進行自動調節(jié)。操作人員根據需要，調節(jié)模擬給定量進行需要控制。同時系統(tǒng)保留原有降壓啟動裝置并與原有的控制線路進行互鎖，作為應急及維護時備用（見）。

　　風機控制。1控制系統(tǒng)配電柜為雙回路供電，負載為兩臺132kW的電機拖動風機，風機為一用一備，兩臺共用一臺變頻器。當使用風機出現故障時，手動切換到備用風機上；當變頻器出現故障時，可自動投到原系統(tǒng)，并不影響原系統(tǒng)的工作。本設備具有報警功能，與原系統(tǒng)有互鎖作用。

　　2.2操作步驟a首先選擇電源回路，然后合上空氣斷路器。

　　PLC接收到變頻啟動的信號，根據選擇的1號或2號風機，設備就會進入自動運行狀態(tài)。

　　本文責任編輯劉大為（上接第49頁）本文責任編輯劉大為（上接第51頁）設備進入自動運行狀態(tài)后，如出現變頻器故障報警，同時給PLC輸入信號，設備會自動切換到原工頻系統(tǒng)運行，（還是變頻自動運行的風機）同時給予報警。如切換到工頻系統(tǒng)仍不能正常運行，值班人員就需查看變頻器故障信息，確認報警發(fā)生時的各種數據，如非變頻器可判斷的運行的風機有故障，可將變頻器進行復位后，撥動選擇開關，選擇另一臺風機重新啟動。

　　風壓的調節(jié)，可通過變頻器的面板（A或V）鍵調整電機功率達到風壓的調整。

　　風機的變頻自動運行與原系統(tǒng)的工頻運行，為誰先開誰優(yōu)先。

　　3變頻改造后所能解決的問題由于變頻器帶到電機的頻率是緩慢上升，對電機的沖擊是零，有效的保護了電機因起動時的過大電流電壓對電機造成的損壞；消除了工頻起動時電機的強烈機械運動；極大降低了電機在運轉時的機械噪音；操作方便、可靠；最大限度的降低能耗。