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峰峰矿区九龙矿南风井通风机变频改造

浏览次数: 日期:2009-9-12 14:35:43

一、前言

煤矿的通风系统是矿井生产系统的重要组成部分,对保证矿井安全生产发挥着关键的作用。通过对风机特性的分析可知,提高风机的运行效率可采用两个手段:

一是矿井断面适应风机,通过整修井下巷道,扩大断面,减少管网阻力来实现。由于井下地质条件复杂多变,巷道整修实践证明,管网阻力难以降到理想要求。

二是风机适应矿井断面,通过改变风机风叶角度或调整风机转速的方式主动与矿井风阻系数相匹配,在满足生产需求的前提下,使风机运行在最高效区。

2009年10月11日至19日,九龙矿采用我公司的高压变频产品对南风井通风机进行节能改造后,将风机扇叶角度逐步调整到最高效率区,通过改变供电频率改变电机和风机的转速,实现风压、风量的调节。经过近3个月的运行,设备运行稳定可靠,节电效果显著。

 

二、高压变频系统简介

高压变频系统:型号HIVERT-Y06/096,功率等级800kW;输入电压等级6kV,输出电压等级6kV;输出频率0~50Hz。配置双电源手动切换柜,实现双路供电电源和两台电机的切换,系统变频运行为主,工频运行作为备用,增加了系统安全冗余系数。

2.1、运行方式

1、变频器运行1#风机:QS1闭合,QS2闭合,QS3断开,合1#高压电源

2、变频器运行2#风机:QS4闭合,QS5闭合,QS6断开,合2#高压电源

3、工频运行1#风机:QS1断开,QS2断开,QS3闭合,合1#高压电源

4、工频运行2#风机:QS4断开,QS5断开,QS6闭合,合2#高压电源

5、变频状态下反风运行:停止风机后,只需给定负频率,即可反向启动风机运行。

注:两台风机不可同时变频运行(由QS1,QS4互锁实现)

2.2、切换步骤(带电状态下)

1#变频状态切换到2#变频状态(2#原来是旁路投入状态)

1、合2#电源柜高压

2、停变频器

3、停1#电源柜高压

4、将1#旁路柜切换到旁路投入状态

5、合1#电源柜高压

6、停2#电源柜高压

7、将2#旁路柜切换到变频投入状态

8、合2#电源柜高压

9、启动变频器

 

三、变频改造对比

南风井通风机使用的是两台型号为GAF-26.6-17-2的轴流式风机,所配电机为Y560-10的三相异步电机,额定功率800kW,6kV/95.6A,额定转速594rpm,功率因数0.84。单台风机可提供额定风量达130~143.7m3/s,额定压力3000~3500Pa。

根据九龙矿水淹后现状,经过前期调研、分析论证及后期总结,将南风井主抽风机运行大致分为三个阶段,现场工况对比现简要介绍(如下表1所示) 

工况列表

第一阶段

第二阶段




第三阶段

扇叶角度

—20°

—15°

—15°

—15°

—10°

-7.5°

运行方式

工频

37Hz

工频

37Hz

30Hz

22Hz

工频

实际电压

6.3 kV

6.5kV

6.4 kV

6.1 kV

6.3 kV

6.34 kV

6.3 kV

实际电流

44 A

10.5 A

44 A

10 A

7.1 A

5 A

54 A

有功功率

229 kW

101 kW

220 kW

96 kW

70 kW

49 kW

388 kW

无功功率

410 kVar

27 kVar

395 kVar

22 kVar

19 kVar

15 kVar


功率因数

0.49

0.97

0.49

0.98

0.97

0.97


风机全压

2500 Pa

2200 Pa

2000 Pa

1500 Pa

1000 Pa

670 Pa


实际风量

75 m3/s

55 m3/s

115 m3/s

64.8m3/s

83m3/s

74.6m3/s


风速

6.5m/s

4.7m/s

10m/s

5.6m/s

7.2 m/s

6.5m/s


▲表1

第一阶段:南二大巷水泥封堵阶段(2009年7月1日—11月10日)

九龙矿2009年6月30日,主副井排水至井底-600米大巷,随后南北风井风机启动运行,井下南二大巷被注浆水泥墙封堵,南风井总抽风量4884m3/min,南一风道总进风量仅有100-200m3/min风量,随着巷道的清理整修,风量由100m3/min 逐步增大到850m3/min,其余4034m3/min由闸门配风(风机扇叶角度已经调至最小角度-20°,不配风风机喘振),大量电能白白浪费。

变频改造后,扇叶角度由-20°调到-15°,频率由50Hz降低到37Hz,风机转速由491r/min降低到440r/min,单耗由1.8kWh/Mm3Pa降低到0.9kWh/Mm3Pa,单耗降低50%,节电率56%,合计节电量46080kWh,节约电费2.58万元。在消除无效配风节约能源的同时确保了风机安全经济运行;

第二阶段:南二大巷水泥墙清开,风阻降低,消除闸门配风(2009年11月5日—2010年4月1日)

2009年11月5日南二大巷水泥墙被清开,但南翼通风系统仍没有恢复到出水前状态,该阶段风机工频供电时,风机扇叶角度-20°,总抽风量3500m3/min,负压2000Pa(水柱),闸板门开启50%,单耗0.52kW﹒h/Mm3Pa。

改造后,风机扇叶角度由-20°逐步调至-15°、-10°最后调至风机最高效角度0°,频率由50Hz逐步调到40Hz、37Hz、30Hz最后调至最优频率22Hz,此时,风机抽风量3200m3/min(井下南翼风量),风机负压670Pa(水柱)风机单耗0.406kWh/Mm3Pa,单耗降低22%,节电率77%,合计节电量73870kWh,节约电费41.37万元。实现了随时精确调节按需供风。

第三阶段:南翼通风系统恢复到出水前工况(2010年4月1日以后)

预计2010年4月1日南翼通风系统恢复到出水前风量6000m3/min,风压2200Pa(水柱),若工频供电,风机扇叶角度-7.5°,电流54A,电压6.3kV,风机有功功率388kW,单耗0.49kWh/Mm3Pa,若改为变频运行,扇叶角度调至0°,效率由70%提高到88.7%,对应频率40Hz左右,有功功率290kW,单耗0.4kWh/Mm3Pa,单耗降低20%,节电率20%以上,每年节电量858480kWh,节约电费48万元。通过提高风机系统整体效率实现节能降耗。

 

四、变频改造后其它主要应用效果

1、原通风机电控系统电机为直起,起动时间长,起动电流大,若对电动机的各种保护功能不齐全,会对电机造成严重损坏,而且直起对电网也造成较大的冲击。改造后为变频起动对电网没有任何冲击,实现了变频软起动,避免了起动电流的冲击。功率因数大幅提高0.96以上,电网质量明显提高。

2、直接通过变频调节风机转速实现调节风量,无需使用调节叶片角度或风门来控制风量,变频调节的范围是0~100%,因此可随生产需要随意调节风量。

3、变频运行时,反风的操作只需通过操作面板来实现,无需再通过换向柜的操作实现,节省了时间和体力,提高了工作效率。

4、风机转速降低,轴温、噪音、震动大幅降低,改善了工作环境;安全系数更高;风机维护量减少,使用寿命延长。


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