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利用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)節(jié)能
更新時(shí)間:2015-12-01   點(diǎn)擊次數(shù):860次

礦井通風(fēng)是保證井工生產(chǎn)的基本條件,而礦井通風(fēng)機(jī)則是實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)合理通風(fēng)的主要手段和設(shè)備。由于礦井生產(chǎn)的特殊性,決定了通風(fēng)機(jī)功率大,連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長,耗電量大。據(jù)某礦務(wù)局統(tǒng)計(jì),全局11對(duì)礦井共有通風(fēng)井13個(gè),裝備主扇風(fēng)機(jī)27臺(tái),總裝機(jī)額定功率11 400 kW,全局主扇耗電量占原煤生產(chǎn)耗電量的28. 2 ,平均效率在50左右,低的只有10.由上述數(shù)據(jù)可見,礦井主扇風(fēng)機(jī)的電能浪費(fèi)十分嚴(yán)重,究其原因很多,有礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性和主扇風(fēng)機(jī)特性不匹配的問題,有主扇設(shè)備型號(hào)老舊、性能落后的問題,有礦井通風(fēng)阻力過大的問題,有漏風(fēng)損失嚴(yán)重的問題,但主要原因還是由于風(fēng)機(jī)能力過大,造成了大馬拉小車的現(xiàn)象,新建礦井尤為嚴(yán)重。圍繞節(jié)能改造,許多單位采取了各種各樣的辦法,但效果都不太明顯,因此,研究節(jié)能有效途徑,改造現(xiàn)有設(shè)備,對(duì)煤炭行業(yè)減虧增盈、提益意義重大。本文介紹的變頻技術(shù),是降低煤礦電耗的有效途徑之一。

  1變頻技術(shù)節(jié)能原理在礦井風(fēng)機(jī)選型時(shí),額定風(fēng)量通常都超過礦井實(shí)際所需的風(fēng)量,大多數(shù)風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)根據(jù)工藝要求不斷地調(diào)節(jié)風(fēng)量和風(fēng)壓,通常調(diào)節(jié)風(fēng)量和風(fēng)壓的方法有兩種:一種是控制輸出、輸入端的風(fēng)門開度,一種是控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。目前采用擋板或閥門來調(diào)節(jié)風(fēng)量的方法較為普遍,這種方法雖然投資少、控制簡單,但由于人為地增加了通風(fēng)阻力,因而造成電能的大量浪費(fèi),如果設(shè)想將這種方式改變成通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來改變風(fēng)量,使電機(jī)的耗電量隨著負(fù)荷大小而變化,則可達(dá)到節(jié)能的目的,這也是變頻技術(shù)的核心所在。

  1. 1風(fēng)機(jī)參數(shù)及特性曲線電機(jī)軸功率P、風(fēng)機(jī)風(fēng)量Q和風(fēng)壓H之間的關(guān)系如下:風(fēng)機(jī)的特性曲線如圖1所示。圖中標(biāo)出了以擋板開度表示的阻力曲線。

  從流體力學(xué)原理可知,用轉(zhuǎn)速控制風(fēng)機(jī)張少春秦喜文利用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)節(jié)能時(shí),風(fēng)量、風(fēng)壓及電機(jī)軸功率和轉(zhuǎn)速的關(guān)系可表述為:式中n――轉(zhuǎn)速。

  上式的含義即為:風(fēng)量Q與轉(zhuǎn)速n的一次方成正比,風(fēng)壓H與轉(zhuǎn)速n的二次方成正比,軸功率P與轉(zhuǎn)速n的三次方成正比。

  1. 2風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能原理分析設(shè)圖1中N為額定轉(zhuǎn)速時(shí)的Q _ H曲為擋板全開時(shí)阻力曲線,其焦點(diǎn)A即為該風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。

  用擋板控制時(shí),由于要減小風(fēng)量,擋板開度變小,使擋板阻力變大,阻力曲線從T移到T 1,風(fēng)壓從H上升到H 1,風(fēng)量從Q減小到Q 1,運(yùn)行工況點(diǎn)隨之從A點(diǎn)移到B點(diǎn)。

  用調(diào)速控制時(shí),擋板全開(開度T) ,阻力曲線T不變,風(fēng)機(jī)的特性取決于轉(zhuǎn)速,如果把轉(zhuǎn)速從n降到n 1,特性曲線也從N移到1,結(jié)果運(yùn)行工況從A點(diǎn)移到A′點(diǎn),風(fēng)壓從下降到H 2,風(fēng)量從Q減小到Q 1,獲得了同樣的風(fēng)量效果。

  求出利用常規(guī)擋板方法時(shí)風(fēng)機(jī)的軸功率為:利用變頻技術(shù)時(shí)的風(fēng)機(jī)軸功率為:也就是說用擋板控制時(shí),獲得同樣的風(fēng)量Q比用變頻技術(shù)時(shí)多耗電ΔPkW,而且由板前后風(fēng)壓差越大,損耗功率越大。風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速與用擋板相比在相同風(fēng)量下,節(jié)電率為:2變頻技術(shù)在風(fēng)機(jī)節(jié)能中的應(yīng)用2. 1使用變頻技術(shù)的某礦井風(fēng)機(jī)有關(guān)參數(shù)風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量: 4266. 77 m主軸轉(zhuǎn)速: 480 rpm電機(jī)容量: kW電機(jī)電壓: 380 V電機(jī)電流: 425 A電機(jī)轉(zhuǎn)速: 495 rpm礦井所需風(fēng)量: 1 530 m 2. 2所用變頻裝置有關(guān)參數(shù)主電源:三相,電壓380 V基波功率因數(shù),額定值時(shí)0. 98總功率因數(shù),額定值時(shí) 0. 95電機(jī)聯(lián)接:電源,三相0~所需的供電電壓頻率, 0~所需的供電頻率頻率分辨率, 0. 01 Hz環(huán)境溫度, 0~40℃冷卻方式,集中式風(fēng)冷相對(duì)濕度, 95不結(jié)霜標(biāo)準(zhǔn)性能:數(shù)據(jù)顯示輸出頻率、電機(jī)電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速、輸出電壓、中間回路直流電壓、散熱器溫度、電機(jī)功率、電機(jī)轉(zhuǎn)矩、操作時(shí)間、電能計(jì)量、參數(shù)設(shè)定、報(bào)警及故障信息。

  電機(jī)電流調(diào)節(jié):自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率補(bǔ)償:可編程其它:遠(yuǎn)程控制及顯示3使用效果分析使用變頻調(diào)速技術(shù)前后的各參數(shù)如表1.

  張少春秦喜文利用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速風(fēng)量全壓電機(jī)電壓電機(jī)電流有功功率無功功率運(yùn)行頻率變頻調(diào)速前變頻調(diào)速后由表1及現(xiàn)場觀察,變頻技術(shù)有下列優(yōu)點(diǎn):3. 1改善了電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量使用變頻調(diào)速技術(shù),明顯改善了電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)了*意義上的軟起動(dòng)。起動(dòng)時(shí),只需按下起動(dòng)鍵,電源頻率便自動(dòng)由0 Hz以0. 1 Hz的分辨頻率上升到給定頻率,電機(jī)便由0轉(zhuǎn)速逐漸平穩(wěn)地加速到給定頻率的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速,在整個(gè)起動(dòng)過程中輸出頻率、輸出電流、輸出電壓、輸出轉(zhuǎn)矩在控制下平滑地增加,因此沒有工頻起動(dòng)時(shí)過大的起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊,保證了電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

  3. 2減小機(jī)械沖擊變頻調(diào)速減小了機(jī)械沖擊,提高了設(shè)備的使用壽命。變頻起動(dòng)時(shí),因電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩是隨頻率的平滑增加而增加,因而沒有工頻起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)機(jī)械零部件的沖擊和損傷。

  3. 3經(jīng)濟(jì)效益顯著變頻節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益顯著。使用變頻技術(shù)后年節(jié)變電量1. 03 M W? h,年節(jié)電費(fèi)25. 8萬元,不到一年時(shí)間就收回了全部設(shè)備投資。

  3. 4具有可編程功能變頻技術(shù)具有可編程功能,運(yùn)行參數(shù)可以根據(jù)礦井不同服務(wù)期內(nèi)所需風(fēng)量的實(shí)際要求而隨時(shí)調(diào)節(jié),以達(dá)到供需平衡的目的。

  3. 5操作簡單、運(yùn)行可靠變頻起動(dòng)簡單,不需像工頻起動(dòng)那樣將外立風(fēng)門關(guān)閉,等起動(dòng)完成后再將風(fēng)門打開,只需按下起動(dòng)鍵風(fēng)門在任何位置均可起動(dòng),而且能長期可靠運(yùn)行。同時(shí),變頻運(yùn)行時(shí)主扇運(yùn)行噪音遠(yuǎn)小于工頻運(yùn)行時(shí)的噪音,減少了噪音污染,改善了主扇運(yùn)行環(huán)境。

  需要指出的是利用變頻技術(shù)初期投資大,國產(chǎn)變頻器質(zhì)量不穩(wěn)定。

  4結(jié)論( 1)變頻技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)機(jī)節(jié)能效果十分顯著,建議我省煤炭系統(tǒng)在具備條件的礦井積極推廣。

 ?。?2)盡快提高國產(chǎn)變頻器的質(zhì)量,以降低變頻器的成本,達(dá)到大面積推廣、節(jié)能降耗的目的。

  ( 3)變頻技術(shù)不僅能應(yīng)用于風(fēng)機(jī)節(jié)能,而且也能應(yīng)用于水泵、絞車等連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備的節(jié)能。

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