变频器在轴流式风机中的应用

　　山西煤炭变频器在轴流式风机中的应用苗继军（神华集团公乌素煤业有限公司，内蒙古，乌海，016035）应用，以解决主扇调整风量和节能降耗的问题。

　　由于主扇风机是井下通风的主要设备，其风机设计容量都存在的一定的余量。在目前生产情况下所需的风量远远没有达到风机的额定值，只能采用调节风叶角度或风门来满足工况要求，而采取这种办法，电机所消耗的能量并没有显著减少，能量有效利用率低，同时机械震动、噪音、磨损以及操作等方面对设备造成不同程度的损害。为此对风机电动机进行变频改造，上述问题就能得到很好的解决。

　　1变频改造方案设计我公司南翼主扇风机为2台2K60型轴流式风机，电机功率为132kW，24h运转，对这2台主扇进行变频改造。

　　1-1变频调速控制原理变频器的构成：电机的变频调速是通过变频器实现的，变频器一般由整流器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器（MCU/DSP）等部分组成的。PWM型交一直一交变频器的控制原理框图，如所示。

　　PWHM型交一直一交变频器原理框图在变频调速中，使用多的变频调速器是电压型变频调速器，由整流器、滤波系统和逆变器3部分组成。在其工作时，首先将三相交流电经桥式整流为直流电，脉动的直流电压经平滑滤波后在微处理器的调控下，用逆变器将直流电再逆变为电压和频率可调的三相交流电源，输出到需要调速的电动机上。由电工原理可知，电机的转速与电源频率成正比，通过变频器可任意改变电源输出频率从而任意调节电机转速，实现平滑的无级调速。

　　1.2系统可实现的功能变频器调速控制系统除了大量节约能源外，还可以根据需要实现多种控制功能。

　　系统可以根据需要设定频率和工频2种工作方式，可以方便的进行切换，变频系统根据相关参数调节变频器运行的频率，手动方式可以通过原有设备和工作模式进行工作。系统平常工作在变频方式下，在需要时可切换到手动方式下进行控制。同时在变频系统出现故障时，可以在几秒钟内自动切换到手动控制状态。

　　电机由变频器控制实现软启软停，减少设备损耗，延长电机寿命。

　　c系统具有多种保护和报警功能，能对过压、欠压、过流、过载、变频器故障等多种非正常情况发出报警信号，还能把异常状态内容存储起来，以便检修分析。系统具有完善的电气安全保护及电机故障自跨越功能。

　　1.3系统特点控制电机按需工作，减少能源浪费；自动化程度高，操作方便，只需通过按键或旋钮调节运行频率即可，各种参数指示显示一目了然；安全可靠，故障率丨低具有多种安全的保护功能实施变频后，操作方便省力，降低了工作人员的劳动强度；g电机启动可以实现软启动，避免了工频启动对电网和电机的冲击，有效降低电机和机械部分的工作强度，延长设备使用寿命和检修周期，减少了维修、维护强度。

　　1.4风机节能原理曲线（1）一风机在恒定转速n，下的风压一风量（H-Q）特性；曲线⑵一管网风阻特性（风门全开）风机节能原理曲线图假设风机工作在A点效率高，此时风压为H2，风量为Qi，轴功率Ni与Qi、H2的乘积成正比，在图中可用AH2OQ1表示，如果生产工艺要求风量从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行，从中可以看出，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然轴功率下降不大，如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1下降到《2，根据风机参数比例定律，画出在转速《2风量（H+Q）特性，如曲线（4）所示。可见，在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，轴功率N3显著减少，用面积BH1H3C表示。显然节能效果十分明显。

　　15变频器调速和风门调节的比较当使用风门调节风量时，电机转速N2=N1，所以理论上消耗的功率P保持不变。当使用变频调速时，N2随Q2变化，如果Q2降低为Q1的60，那么P2=P1X90.603=0.216P1.假设60开度时节电率为额定功率的60 .变频器调速机风门调节见表1.表1变频器调速和风门调节的比较项目功率八W月用电量<贾4年电费/元工频变频元。加上改造后对设备损耗和维护强度的降低以及设备使用寿命增加，综合效益更加明显。

　　2改造方案根据风机原理和改造要求，风机改造由一台变频器对风机进行控制。根据要求，系统实现开环控制，可利用模拟给定量进行自动调节。操作人员根据需要，调节模拟给定量进行需要控制。同时系统保留原有降压启动装置并与原有的控制线路进行互锁，作为应急及维护时备用（见）。

　　风机控制。1控制系统配电柜为双回路供电，负载为两台132kW的电机拖动风机，风机为一用一备，两台共用一台变频器。当使用风机出现故障时，手动切换到备用风机上；当变频器出现故障时，可自动投到原系统，并不影响原系统的工作。本设备具有报警功能，与原系统有互锁作用。

　　2.2操作步骤a首先选择电源回路，然后合上空气断路器。

　　PLC接收到变频启动的信号，根据选择的1号或2号风机，设备就会进入自动运行状态。

　　本文责任编辑刘大为（上接第49页）本文责任编辑刘大为（上接第51页）设备进入自动运行状态后，如出现变频器故障报警，同时给PLC输入信号，设备会自动切换到原工频系统运行，（还是变频自动运行的风机）同时给予报警。如切换到工频系统仍不能正常运行，值班人员就需查看变频器故障信息，确认报警发生时的各种数据，如非变频器可判断的运行的风机有故障，可将变频器进行复位后，拨动选择开关，选择另一台风机重新启动。

　　风压的调节，可通过变频器的面板（A或V）键调整电机功率达到风压的调整。

　　风机的变频自动运行与原系统的工频运行，为谁先开谁优先。

　　3变频改造后所能解决的问题由于变频器带到电机的频率是缓慢上升，对电机的冲击是零，有效的保护了电机因起动时的过大电流电压对电机造成的损坏；消除了工频起动时电机的强烈机械运动；极大降低了电机在运转时的机械噪音；操作方便、可靠；大限度的降低能耗。