煤矿变频调速与节电技术研究.pdf

2010 年第 6 期能 源 技 术 与 管 理 煤矿变频调速与节电技术研究 董建强 （冀中能源邯郸矿业集团公司 生产部， 河北 邯郸 0 5 6 0 0 2 ） ［摘要］ 邯郸矿业集团通过近几年的实践， 在提升、 通风、 压风、 供水等系统经过变频技术改 造， 不仅获得良好的调速性能， 而且还节约了电力成本， 减少了能源浪费， 创造了良 好的社会经济效益。 ［关键词］ 煤矿电力； 变频控制； 节电效果 ［中图分类号］TD611.3［文献标识码］B［文章编号］1672-9943201006-0127-01 0引言 随着电力电子器件制造技术的发展，交流异 步电动机变频调速作为一种比较成熟的技术， 具 有调速范围宽， 稳速精度高， 动态响应快的良好性 能， 在各个工业领域得到了广泛应用。 邯郸矿业集 团公司通过近几年的实践， 在提升、 通风、 压风、 供 水等系统经过变频技术改造，不仅获得了良好的 调速性能， 保证了设备安全可靠运行， 而且取得了 显著的节电效果。 1压风系统多台压风机变频联合控制 邯矿集团云驾岭矿有 2 台螺杆式压风机采用 变频控制，其额定排气量 60 m3/min，电机功率 400 kW， 额定排气压力 0.8 MPa。压风机排出的压 力气体先经过风包，然后通过压风管路向各用风 地区供风，由于采用变频控制方案取代了原来的 加、 卸载供气控制方案， 实现了根据用风量的大小 自动调整电机转速， 以保证供风压力恒定， 使电机 在低于额定转速下连续运转。 变频改造后，压风机始终运行在最低加载压 力，避免了压风机在加载压力至卸载压力区段运 行所浪费的能量。在满足同样生产用风需要的情 况下， 改造前压风机实际功率为 2340680 kW， 改造后压风机实际功率为 2264528 kW，节电 率为 22， 使矿井压风系统达到了高效节能运行 的目的。 其系统原理如图 1 所示。 2立井提升电控系统改造 2.1电机转子双馈变频调速 邯矿集团云驾岭矿将原来的数字控制转子串 电阻调速改造为转子双馈变频调速，原系统电机 转差功率全部消耗于转子电阻回路中，电机长时 间在低速重载工况下运行， 电能浪费大。 改造后采 用转子变频调速， 取消了转子电阻， 实现了无级调 速， 转子双馈变频调速是指把绕线异步电机的定 子绕组与交流电网连接，转子绕组与含外接电动 势的电路相连接，使它们可以进行电功率的相互 传递。 通过控制绕线异步电动机的转子电压， 利用 其转差功率达到调节转速的目的，这种调节方式 具有良好的调速性能和效率；至于电功率是馈入 定子绕组或转子绕组，还是由定子绕组或转子绕 组馈出， 则要视电机的工况而定。 具有用电力制动方式实现负力下放，可将转 子功率回馈到电网，功率因数提高到 0.96 以上， 提 高了设备对电网资源的利用率。（下转第169页） 图 1压风系统变频联合控制原理示意图 doi10.3969/j.issn.1672- 9943.2010.06.056 127 2010 年第 6 期 （上接第127页） 2.2电机定子 （低压， 660V ） 变频调速 邯矿集团郭二庄二坑主提绞车电机采用变频 器调速， 变频器兼有调压和调频两种功能， 调节转 速的同时， 需调节电压以保持励磁磁通恒定， 从而 保持电机的最大转矩不变。 利用变频器通过 PLC 可以根据电机负载的 变化实现自动、 平滑的增速或减速， 基本保持异步 电机固有特性转差率小的特点， 具有效率高、 范围 宽、 精度高且能无级变速的优点。 不管是电机转子 双馈变频调速还是定子变频调速，对于提升系统 来说，其控制系统更加可靠安全，实现了无级调 速， 甩掉了电阻。 消除了电流通过电阻时产生的热 能损耗； 电动机在负力提升时， 电机在制动工况下 运行， 电机工作在第四象限， 将多余的机械能转换 为电能回馈给电网， 从而实现节能。 通过对以上两 个矿的提升系统进行的安全技术性能检测得知， 节电率均在 16～24之间。 3矿井主通风机采用变频控制 邯矿集团亨健矿主通风机是按矿井寿命中期 巷道距离长， 生产地区多的最大通风量进行选型， 电机功率存在较大余量。 而现在处于前期， 通风需 求量较小， 通过对风机特性分析， 决定通过改变风 机运行参数来适应矿井各用风地区的风量需求。 利用高压变频技术改造，将风机风叶角度调到高 效角度， 风机转速降到满足风量的合理转速。 具体 措施是将风机风叶角度由 - 12.5调至 0， 风机效 率由70提高到最高效率88.7， 通过变频调速将风 机转速降至 600r/min，风机确保风量 6600m3/min。 通过对风机风叶角度和运行转速的优化组合， 使 风机高效。 通过以上分析对比可知，当矿井通风断面受 开采矿压影响不能达到设计断面，尤其在矿井开 采初期和中期乃至后期运行没有达到风机最高效 工况点，通过改变风机运行转速简便易行无需停 机调节扇叶角度，通过调节电机转速随时适应各 个时期的通风要求使风机在矿井开采各个时期都 能运行在最高效率状态，一般节电率在 15％～ 30。 4洗煤厂水泵变频控制自动调节流量 邯矿集团郭二庄矿洗煤用水泵采用普通电抗 启动柜、 人工控制阀门调节流量， 人为地增加管路 的阻力， 增大管路系统的损失， 不利于水泵的节能 运行。 现使用变频节电装置， 采用变频器对水泵进 行控制， 当洗煤用水量变化时， 电机电流也跟着变 化， 通过自动检测负载电流变化， 采用全数字微处 理器自动控制电机转速调节流量，保证水泵在高 效区运行， 能量损失少， 方便地实现恒压供水， 根 据改造前后相同产量相同时间内用电量比较得 知， 改造前平均功率 95kW， 改造后平均功率 75kW， 节电率达 21。 实践证明， 基于以上节电原理的变频控制系统 在煤矿电力拖动系统中的应用，节约了电力成本， 减少了能源浪费， 创造了良好的经济和社会效益。 ［作者简介］ 董建强 （1971-） ， 男， 河北石家庄人， 机电工程师， 现在 冀中能源邯郸矿业集团公司生产部从事电气技术管理工 作。［收稿日期 2010- 05- 17］ 确保企业生产经营有序进行。其次要树立成本效 益观念， 在市场经济环境下， 经济效益始终是企业 管理追求的首要目标。 另外应开展技术创新、 技术改造以降低成本， 抓好矿井开拓、 优化设计方案、 降低支护成本， 调 整优化企业内部生产结构， 加强物资采购管理等。 煤炭企业成本管理水平的高低直接决定着煤 炭企业经营工作的发展水平。企业只有强化成本 管理， 有效地降低、 控制成本才能在激烈的市场竞 争中立于不败之地。 ［参 考 文 献］ ［1］ 丁铁峰，郭喜伏，张佰良.煤炭企业成本管理的有关问 题及对策［J］.煤炭技术，2001，20568-69 ［2］ 张 青，汪东平，李兴东.煤炭企业成本主要影响因素的 分析 ［J］.辽宁工程技术大学学报自然科学版， 2000，193323-326 ［3］ 闫礼芝.煤炭企业成本主要影响因素的分析［J］.煤炭 经济研究，2002266-68 ［4］ 钟秀云， 张伟南.煤炭企业成本管理存在的问题及转 变［J］.煤矿天地，20014 ［5］ 陈晓敏，葛繁荣，樊守华．浅谈煤炭成本的控制［J］．煤 炭技术，20058 ［作者简介］ 马文侠， 女， 会计师， 毕业于南京财经大学， 现工作于 中煤集团大屯公司徐庄煤矿。 ［收稿日期 2010- 10- 11］ 能 源 技 术 与 管 理169