一、現(xiàn)場系統(tǒng)情況

煤礦因生產(chǎn)的特殊性，礦井通風(fēng)系統(tǒng)關(guān)系到礦山的安全生產(chǎn)，所以通風(fēng)系統(tǒng)在煤炭生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位。其中主扇風(fēng)機在煤礦生產(chǎn)中有著最重要的地位，隨著開采和掘進的不斷延伸，巷道延長，盡管風(fēng)量基本不變，但風(fēng)壓要求卻不斷增加，風(fēng)機需用功率也隨之增加。根據(jù)反風(fēng)及開采后期運行狀況來確定的主扇風(fēng)機及拖動電動機的功率通常遠大于煤礦長期開采所需的正常運行功率。五溝煤礦主扇風(fēng)機采用500KW/6KV電動機傳動，電機采用直接啟動的方式。

目前采用高壓電動機直接啟動，存在以下幾個問題：

●電能的嚴重浪費。煤礦的服務(wù)年限大多在60年以上，投產(chǎn)初期到井田穩(wěn)定開采一般在10年左右，這就意味著有這10年的時間里，主扇風(fēng)機一直處在較輕負載下運行。由于工頻運行的電動機轉(zhuǎn)速不可調(diào)節(jié)，只能通過改變風(fēng)機葉片的角度進行風(fēng)量調(diào)節(jié)，因此造成能源浪費，增加了生產(chǎn)成本。

●啟動困難，機械損傷嚴重。主扇風(fēng)機采用直接啟動，啟動時間長，啟動電流大，對電動機的絕緣有著較大的威脅，嚴重時甚至燒毀電動機。而電動機在啟動過程中所產(chǎn)生的單軸轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象使風(fēng)機產(chǎn)生較大的機械振動應(yīng)力，嚴重影響到電動機、風(fēng)機及其它機械的使用壽命。

●自動化程度低。主扇風(fēng)機依靠人工調(diào)節(jié)風(fēng)機葉片調(diào)節(jié)風(fēng)量和風(fēng)壓，更不具備風(fēng)量的自動實時調(diào)節(jié)功能，自動化程度低。在故障狀態(tài)下，如風(fēng)流短路，將對礦井正常生產(chǎn)造成嚴重影響。

為了礦井的安全生產(chǎn)和降低生產(chǎn)成本，提升該煤礦的自動化水平，對主扇風(fēng)機進行變頻調(diào)速改造具有非常重要的意義。

二、高壓變頻改造方案

1、主回路系統(tǒng)方案

考慮到現(xiàn)場設(shè)備實際運行的情況，煤礦主扇軸流風(fēng)機變頻系統(tǒng)采用一拖二手動旁路方式，采用一臺變頻器分別單獨傳動二臺風(fēng)機中的一臺風(fēng)機的電動機，正常情況下，允許有一負載工作在變頻狀態(tài)，另一負載工作在工頻狀態(tài)，也可以兩臺都在工頻狀態(tài)；

該系列變頻采用若干個低壓PWM變頻功率單元串聯(lián)的方式實現(xiàn)直接高壓輸出。變頻器具有對電網(wǎng)諧波污染極小，輸入功率因數(shù)高，輸出波形質(zhì)量好，不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱、轉(zhuǎn)矩脈動、噪音、dv/dt及共模電壓等問題的特性，不必加輸出濾波器，就可以使用普通的異步電機，不需要更換電機。

一拖二手動旁路系統(tǒng)

基本原理：它是由8個高壓隔離開關(guān)QS1～QS8組成（見左圖）。其中QS2和QS3,QS5和QS6安裝機械互鎖裝置；各隔離開關(guān)間有電氣互鎖。如果兩路電源同時供電，M1工作在變頻狀態(tài)，M2工作在工頻狀態(tài)時，QS3、QS7和QS4、QS5、QS8分閘，QS2、QS1和QS6處于合閘狀態(tài)；M2工作在變頻狀態(tài)，M1工作在工頻狀態(tài)時，與M1工作在變頻狀態(tài)，M2工作在工頻狀態(tài)時類似；如果檢修變頻器，QS3和QS6可以處于任一狀態(tài)，其它隔離開關(guān)都分閘，兩臺負載可以同時工頻運行；當一路電源檢修時，可以通過分合隔離開關(guān)使任一電機變頻運行。

特點：正常情況下，允許有一負載工作在變頻狀態(tài)，另一負載工作在工頻狀態(tài)，也可以兩臺都在工頻狀態(tài)。

同時工頻運行時1#電機通過QS7、QS3 ，2#電機通過QS8、QS6切換完成反風(fēng)功能，變頻運行時通過變頻設(shè)備內(nèi)部設(shè)置即可完成電機轉(zhuǎn)向的正反方向的轉(zhuǎn)換完成反風(fēng)功能。

2、控制系統(tǒng)方案

變頻系統(tǒng)控制方式可以采用下述4種方式，現(xiàn)場用戶可以根據(jù)實際情況采用相應(yīng)的一種或幾種控制方式。

A、閉環(huán)控制方式

變頻系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場要求在變頻操作界面上設(shè)定需要的壓力或流量值、或通過模擬給定形式給定需要的壓力或流量值，變頻設(shè)備根據(jù)設(shè)定值和現(xiàn)場壓力或流量的反饋值自動閉環(huán)控制調(diào)節(jié)設(shè)備轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)壓力或流量值運行在要求的設(shè)定值。

B、本控開環(huán)控制方式

變頻系統(tǒng)可以通過本控方式在變頻設(shè)備控制柜監(jiān)控界面手動設(shè)定負載設(shè)備需要運行的轉(zhuǎn)速值，變頻設(shè)備自動將負載設(shè)備傳動到要求轉(zhuǎn)速值。

C、總線控制方式

變頻系統(tǒng)也可以通過RS485、Profibus/Device Net 與工廠控制系統(tǒng)通訊進行協(xié)調(diào)控制。

D、遠控開環(huán)控制方式

變頻調(diào)速系統(tǒng)可由現(xiàn)場DCS監(jiān)控操作系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)控制，根據(jù)運行工況按設(shè)定程序，實現(xiàn)對負載設(shè)備電動機轉(zhuǎn)速控制。