礦井通風(fēng)機節(jié)能增效工業(yè)電氣解決方案

1、礦井通風(fēng)機節(jié)能增效工業(yè)電氣解決方案北京欣博通能科傳動技術(shù)股份有限公司目 錄1.概述22.礦井通風(fēng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀33.礦井通風(fēng)系統(tǒng)工業(yè)電氣節(jié)能增效解決方案概述44.礦井通風(fēng)工業(yè)電氣節(jié)能增效技術(shù)的描述75礦井通風(fēng)工業(yè)電氣節(jié)能增效解決方案的工程實施146礦井通風(fēng)工業(yè)電氣節(jié)能增效解決方案的總結(jié)161. 概述長期以來，煤礦行業(yè)由于受復(fù)雜的生產(chǎn)條件和環(huán)境影響，在礦用設(shè)備選型上都采用功率比較大的型號，電機全速運行，大馬拉小車現(xiàn)象非常普遍，耗能十分嚴(yán)重。如何以技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新為先導(dǎo)，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高勞動生產(chǎn)率是煤炭生產(chǎn)企業(yè)需要解決的迫切課題。煤礦主通風(fēng)機是煤礦的四大主要設(shè)備之一，作為礦井主通風(fēng)，它每天2

2、4小時不停地運轉(zhuǎn)，是整個礦井的“呼吸”系統(tǒng)。然而隨著開采及掘進(jìn)的不斷延伸，巷道延長，所需的風(fēng)量也將不斷增加，風(fēng)機所用功率也將加大。四季的交替，冷熱的變化，所需的風(fēng)量也需不斷調(diào)節(jié)。但煤礦原根據(jù)反風(fēng)及開采后期運行工況所設(shè)計的通風(fēng)機及拖動的電動機的功率，通常遠(yuǎn)大于煤礦正常生產(chǎn)所需的運行功率。利用變頻技術(shù)對現(xiàn)有用電設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造， 對解決我國煤炭工業(yè)高消耗、低效益的現(xiàn)狀具有非常重要的意義。2. 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀礦井一般按開采各階段中通風(fēng)最困難時期選擇風(fēng)機型號。一般礦山選型時，按實際通風(fēng)參數(shù)配備電機功率，計算方法如下：N：所需電機功率，系指、級電機的總功率（kW）；Pst：礦井最困難時期總阻力（Pa

3、）；Q：礦井最困難時期總風(fēng)量（m3/s）；st：按Pst、Q參數(shù)查樣本的實際運行工況效率；K：功率貯備系數(shù)，一般取K1.11.15。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是根據(jù)風(fēng)量所需的多少，靠調(diào)節(jié)風(fēng)門、葉片角度來實現(xiàn)的。從通風(fēng)機選型的過程和煤炭生產(chǎn)的實際情況，通風(fēng)機恒速運行存在以下幾個問題：1）、電能的嚴(yán)重浪費大型煤礦的服務(wù)年限大多在幾十年以上，投產(chǎn)初期到井田穩(wěn)定開采一般在十年以上，但是一般主扇風(fēng)機設(shè)計上余量特別大，在相當(dāng)長的時間主扇風(fēng)機一直處在較輕負(fù)載下運行。由于煤礦主扇風(fēng)機一般采用檔板調(diào)節(jié)，因此造成能源浪費，增加了生產(chǎn)成本。2）、啟動困難，機械損傷嚴(yán)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

4、絕緣有著較大的威脅，嚴(yán)重時甚至燒毀電動機。而高壓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(yán)重影響到電動機、風(fēng)機及其它機械的使用壽命。 3）、自動化程度低 主扇風(fēng)機依靠人工調(diào)節(jié)檔板，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(yán)重影響。由于在生產(chǎn)中，所需風(fēng)量風(fēng)壓在不同階段有不同的要求，為滿足生產(chǎn)工藝要求，煤礦風(fēng)機通常采用以下幾種方法調(diào)節(jié)：（1）、閘門調(diào)節(jié)；（2）、改變通風(fēng)機轉(zhuǎn)速；（3）、改變前導(dǎo)器葉片角度；（4）、軸流式通風(fēng)機改變動葉安裝角；（5）、離心式通風(fēng)機調(diào)節(jié)尾翼擺角；（6）、軸流式通風(fēng)機改變動葉數(shù)目；（7）、軸流

5、式通風(fēng)機改變靜葉角度。其中以閥門調(diào)節(jié)效率最差，它是人為地改變阻力曲線，增加風(fēng)阻，越調(diào)節(jié)性能就越惡化；前導(dǎo)器調(diào)節(jié)和尾翼擺角調(diào)節(jié)效率比閥門調(diào)節(jié)高；改變動葉安裝角和動葉數(shù)目，可以改變風(fēng)機的特性曲線，使風(fēng)機在較大范圍內(nèi)以較高的效率運行，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的；改變通風(fēng)機轉(zhuǎn)速，使其在最佳工況點運行，使風(fēng)機在最大范圍內(nèi)以最高的效率運行，節(jié)能效果最好。3. 礦井通風(fēng)系統(tǒng)工業(yè)電氣節(jié)能增效解決方案概述3.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能增效解決方案的設(shè)計依據(jù)與目的針對礦井通風(fēng)機電控系統(tǒng)的問題現(xiàn)狀滿足礦井通風(fēng)機的生產(chǎn)工藝要求以及礦山設(shè)備的使用、操作、運行等規(guī)范、規(guī)程的要求提供完整的自動化控制與驅(qū)動的技術(shù)及系統(tǒng)，確保礦井通風(fēng)機高

6、性能運行的要求提供礦井通風(fēng)機完整的節(jié)能增效運行的檢測、診斷與控制技術(shù)。3.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能增效工業(yè)電氣解決方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)礦井通風(fēng)機節(jié)能增效工業(yè)電氣解決方案的系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示：因此，礦井通風(fēng)節(jié)能增效系統(tǒng)解決方案，采用先進(jìn)的自動化控制系統(tǒng)的層級模型（現(xiàn)場設(shè)備層、自動化控制層、操作與監(jiān)視SCADA層、節(jié)能增效優(yōu)化管理層等），以及不同層級間的工業(yè)通訊與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（設(shè)備層數(shù)據(jù)接口技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)，控制層數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、三網(wǎng)合一的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)），并實現(xiàn)了下述系統(tǒng)的集成：1) 、通風(fēng)機綜合檢測與保護(hù)系統(tǒng)2) 、高壓配電及綜保系統(tǒng)3) 、高壓變頻傳動系統(tǒng)4) 、綜合自動化控制系統(tǒng)5) 、操作與監(jiān)視的SCA

7、DA系統(tǒng)6) 、工業(yè)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)（工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、ModBUS RTU等）7) 、能源數(shù)據(jù)采集、分析與節(jié)能增效運行的優(yōu)化與控制系統(tǒng)3.3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能增效工業(yè)電氣解決方案的主要功能礦井通風(fēng)機電氣傳動采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，實現(xiàn)通風(fēng)機的風(fēng)量可控的技術(shù)要求，使系統(tǒng)具有：1）、提高了電機的功率因數(shù)；2）、實現(xiàn)電機軟啟動，減小啟動沖擊，降低維護(hù)費用，延長設(shè)備使用壽命；可系統(tǒng)安全、3）、可靠，具有變頻故障轉(zhuǎn)工頻功能，確保風(fēng)機連續(xù)運行；4）、控制方便、靈活，自動化水平高；5）、輸入諧波含量小，不對電網(wǎng)造成污染；輸出諧波含量低，適合所有改造項目的普通異步電動機；6）、界面全為純中文操作，操作簡單，使

8、用方便；7）、全保護(hù)功能齊全，除了過壓、過熱、過載、短路等自身保護(hù)功能外，還設(shè)有外圍連8）、鎖保護(hù)系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性；9）、采集各風(fēng)機運行的工藝參數(shù)、電器參數(shù)、電氣設(shè)備運行的狀況?；趯νL(fēng)機運行的動態(tài)分析技術(shù)，監(jiān)測風(fēng)機的運行狀態(tài)。監(jiān)測的數(shù)據(jù)包括: 靜壓、 動壓、 全壓、 風(fēng)量、 電機功率、 電機總功率、 效率、 電機定子繞組溫度、 電機軸承溫度、風(fēng)機消耗的電量及風(fēng)機效率等，顯示畫面實時顯示監(jiān)測到的數(shù)據(jù);同時可實時顯示壓力曲線（靜壓、動壓、全壓）、風(fēng)量曲線、工況運行曲線圖; 功率曲線(單級或雙級功率及總功率 )、 靜壓效率及全壓效率曲線; 可形成各種數(shù)據(jù)及狀態(tài)的運行記錄、歷史記錄曲線

9、、歷史查詢報表。對所監(jiān)測的運行狀態(tài)參數(shù)值進(jìn)行分析判斷, 給出風(fēng)機運行狀態(tài)“正?！?、“警告”、“異?！钡忍崾?，確保通風(fēng)機的安全可靠運行。 集成通風(fēng)機的運行狀態(tài)檢測與保護(hù)，實現(xiàn)礦井通風(fēng)機的滿足礦山設(shè)備規(guī)范的、安全的、保護(hù)與控制：主風(fēng)機可由PLC進(jìn)行控制，嚴(yán)格按控制程序進(jìn)行控制，并對風(fēng)機正常切換和故障切換進(jìn)行控制和操作指導(dǎo)，且在控制柜實現(xiàn)硬件閉鎖控制。在控制站顯示通風(fēng)系統(tǒng)工藝參數(shù)表、電氣參數(shù)、設(shè)備運行狀態(tài)（工作、停止、故障）以及報警參數(shù)表等。溫度保護(hù)：對電機繞組、軸承、滾筒等進(jìn)行溫度的檢測、報警與保護(hù)；風(fēng)壓風(fēng)量控制：通過對現(xiàn)場風(fēng)壓、風(fēng)量的采集實現(xiàn)風(fēng)機負(fù)壓、風(fēng)量的閉環(huán)控制； 提供礦井通風(fēng)機控制系統(tǒng)的完

10、整的智能化解決方案：全面采用智能化、全數(shù)字、先進(jìn)的自動化控制與傳動設(shè)備，實現(xiàn)系統(tǒng)單元設(shè)備的故障自診斷與記錄功能，提高了設(shè)備故障的排查與維護(hù)。通過全集成的通信與自動化網(wǎng)絡(luò)，把分散的、單元設(shè)備的智能化診斷信息進(jìn)行采集，并集中進(jìn)行整體評估，從而實現(xiàn)系統(tǒng)級的、故障的快速診斷與解決。綜合使用工業(yè)通訊與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：通過在系統(tǒng)的各個層級采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，實現(xiàn)包括通風(fēng)機綜合運行檢測信息、通風(fēng)機電氣傳動的高壓配電綜保信息、通風(fēng)機交流變頻調(diào)速系統(tǒng)運行信息、通風(fēng)機過程控制與狀態(tài)信息等等的傳輸與集成。同時，控制系統(tǒng)可與工廠的電話調(diào)度系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)相集成，構(gòu)成一個完整的操作、調(diào)度、監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，從而最大程度的實現(xiàn)皮

11、帶機生產(chǎn)運行基于全廠級地遙測、遙控與遙信，滿足企業(yè)對皮帶機設(shè)備的管控一體化要求。 上位計算機操作監(jiān)視SCADA系統(tǒng)、方便地實現(xiàn)皮帶機的集中操控與顯示 ：靈活的SCADA系統(tǒng)的C/S、B/S等結(jié)構(gòu)，方便實現(xiàn)全廠級地集中監(jiān)控與調(diào)度要求 實現(xiàn)對礦井通風(fēng)機（組）的運行工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理、優(yōu)化及傳送 實現(xiàn)對礦井通風(fēng)機組的集中操控、提高了設(shè)備運行的各種工況下的應(yīng)急反應(yīng) 全面顯示礦井通風(fēng)機運行全過程、設(shè)備運行狀態(tài)、電氣傳動狀態(tài)（如通風(fēng)機運行速度、電機負(fù)載電流的顯示等）以及自動化過程控制狀態(tài)，實現(xiàn)礦井通風(fēng)機的透明化運行 實現(xiàn)礦井通風(fēng)機工藝運行過程的各類參數(shù)的歸檔功能，便于通風(fēng)機的運行工藝的優(yōu)化、設(shè)備績效的評

12、估以及歷史過程的查詢等功能。滿足生產(chǎn)所需的各種運輸統(tǒng)計、管理及各種報表的輸出等3.4 礦井通風(fēng)方案的節(jié)能特點通過選擇高效率的電氣傳動設(shè)備，實現(xiàn)通風(fēng)機傳動系統(tǒng)在設(shè)備層及電氣傳動的系統(tǒng)級上的節(jié)能增效運行。通過對通風(fēng)機整機運行過程的能耗與效率相關(guān)數(shù)據(jù)的分析、計算與評估，并基于相應(yīng)的節(jié)能控制模型，確保礦井通風(fēng)機實現(xiàn)優(yōu)化的、節(jié)能增效的工藝運行。具有礦井通風(fēng)機運行過程的能源數(shù)據(jù)的采集、歸檔與處理功能，用于通風(fēng)機運行的能耗分析，有助于發(fā)現(xiàn)問題或優(yōu)化工藝運行，實現(xiàn)生產(chǎn)的節(jié)能增效。同時，通過與企業(yè)的ERP、MES系統(tǒng)的集成，進(jìn)一步實現(xiàn)諸如通風(fēng)機運行的能耗績效的分析與評估等功能。4. 礦井通風(fēng)工業(yè)電氣節(jié)能增效技術(shù)

13、的描述4.1 節(jié)能增效工藝分析針對交流電機結(jié)構(gòu)簡單、慣量小、維護(hù)方便、可在惡劣環(huán)境中運行的特點，容易實現(xiàn)裝機的大容量化、高壓化、高速化以及價格低廉等。從節(jié)能的角度，交流電機的調(diào)速裝置可以分為高效調(diào)速裝置和低效調(diào)速裝置兩大類。高效調(diào)速裝置的特點是：調(diào)速時基本保持額定轉(zhuǎn)差，不增加轉(zhuǎn)差損耗，或可以將轉(zhuǎn)差動率回饋至電網(wǎng)；低效調(diào)速裝置的特點是：調(diào)速時改變轉(zhuǎn)差，增加轉(zhuǎn)差損耗。下面通過機械特性、調(diào)速范圍、節(jié)能效果、故障處理、投資成本、維護(hù)保養(yǎng)、可靠性、性能等方面做個詳細(xì)比較。各種交流電機調(diào)速方式比較如下表：調(diào)速方案轉(zhuǎn)子串電阻定子調(diào)速電磁調(diào)速液力耦合器變極調(diào)速串級調(diào)速變頻調(diào)速調(diào)速方式改變轉(zhuǎn)子附加電阻改變輸入電

14、壓nf(ld) 改變勵磁電流nf(Oil) 改變供油量 n=60f(1-s)/p變極對數(shù)pn=lkcos(k=1-s) 改變逆變角n=60f(1-s)/p改變電網(wǎng)頻率和電壓機械特性調(diào)速范圍%100501008097209730100,50,0100401000節(jié)能效果一般，=1-S一般，=1-S一般，=1-S一般，=1-S優(yōu)，優(yōu)一般優(yōu)，優(yōu)功率因數(shù)優(yōu)良好良好良好良好差優(yōu)快捷性差快快差快快快故障處理停車處理可投工頻停車處理停車處理停車處理停車處理不停車，投工頻使用范圍新老企業(yè)新老企業(yè)新建企業(yè)新建企業(yè)新建企業(yè)新建企業(yè)新老企業(yè)外圍要求繞線電阻無電磁離合器水冷油系統(tǒng)無繞線型電機無初投資較省省省一般最省較

15、貴較貴維護(hù)保養(yǎng)容易容易較易不易最易較難容易可靠性可靠可靠一般一般可靠較差最可靠對電網(wǎng)干擾無大無無無較大稍有或無性能好不好一般有共振問題好較好最好通過比較，變頻調(diào)速以節(jié)能效果明顯，調(diào)速范圍寬，維護(hù)保養(yǎng)簡單，可靠性明顯高于其它調(diào)速裝置，是目前際、國內(nèi)交流電機調(diào)速的發(fā)展趨勢，雖然前期投資比起其它的調(diào)速裝置昂貴，但是從長遠(yuǎn)角度考慮，投資回報率非常高。因此，為保證礦井生產(chǎn)的安全，降低生產(chǎn)成本，提高自動化程度，對礦井通風(fēng)機的變頻改造就成為勢在必行的工程了。4.2 節(jié)能增效措施控制方案采用集中化與智能化的控制系統(tǒng)對通風(fēng)機進(jìn)行精確控制，實現(xiàn)控制層的節(jié)能增效運行的控制礦井主要通過機房裝備兩臺同等能力的通風(fēng)機，定

16、時輪開，互為備用。主、備用通風(fēng)機必須在10 min內(nèi)投入運行或改變巷道中的風(fēng)流方向，完成反風(fēng)任務(wù)。由于煤礦主通風(fēng)機在煤礦安全生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用，因此合理選用安全、可靠、方便的風(fēng)機控制方式是非常重要的。根據(jù)現(xiàn)場所使用風(fēng)門的控制方式，共設(shè)計如下方案供選擇：1) 手動操作控制每臺風(fēng)機由兩臺電機組成，分別由一臺變頻器驅(qū)動。根據(jù)煤礦安全規(guī)程要求，在機械、電氣和軟件上同時實現(xiàn)閉鎖，先手動啟動一號電機，使用PLC測量風(fēng)洞負(fù)壓以及瓦斯?jié)舛?，手動調(diào)節(jié)電機達(dá)到適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速。如果一臺電機不能滿足通風(fēng)要求，再啟動第二臺電機調(diào)整，使風(fēng)量和負(fù)壓值達(dá)到規(guī)定的要求，并能達(dá)到兩臺風(fēng)機同步調(diào)整。當(dāng)測量值降到一定程度時，一臺停

17、止工作，另一臺可適當(dāng)加速運行。當(dāng)PLC測得風(fēng)洞負(fù)壓值不正常時，首先報警，提示跟班人員檢查，如果故障沒有排除。需人為調(diào)整風(fēng)門，PLC測得風(fēng)門到位信號后，提示手動切斷一號風(fēng)機的電源，肩動-q風(fēng)機，實現(xiàn)手動控制的變頻調(diào)速。2) 半自動控制(風(fēng)門切換裝置為手動)每臺風(fēng)機由兩臺電機組成，分別由一臺變頻器驅(qū)動。根據(jù)煤礦安全規(guī)程要求，在機械、電氣和軟件上同時實現(xiàn)閉鎖，先手動啟動一號電機，使用PLC測量風(fēng)洞負(fù)壓以及瓦斯?jié)舛?，根?jù)事先設(shè)定好的參數(shù)值自動調(diào)節(jié)電機達(dá)到適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速，如果一臺電機不能滿足通風(fēng)要求，再啟動第二臺電機調(diào)整，使風(fēng)量和負(fù)壓值達(dá)到規(guī)定的要求，并能達(dá)到兩臺風(fēng)機同步調(diào)整。當(dāng)測量值降到一定程度時，一臺停

18、止工作，另一臺可適當(dāng)加速運行。當(dāng)PLC測得風(fēng)洞負(fù)壓值不正常時，首先報警，提示跟班人員檢查，如果故障沒有排除，需人為調(diào)整風(fēng)門，PLC測得風(fēng)門到位信號后，自動切斷一號風(fēng)機的電源，啟動二號風(fēng)機，實現(xiàn)半自動控制的變頻調(diào)速。3) 全自動控制要求風(fēng)門切換裝置為自動，當(dāng)PLC測得風(fēng)洞負(fù)壓值、風(fēng)速值不正常時，首先報警，提示跟班人員檢查，如果故障在規(guī)定的時間內(nèi)沒有排除，再一次報警，PLC發(fā)出風(fēng)門切換信號，自動切換到二號風(fēng)洞，當(dāng)測得風(fēng)門到位后，切斷一號風(fēng)機電源，啟動二號風(fēng)機，來實現(xiàn)全自動的通風(fēng)機變頻控制。4.3 節(jié)能增效理論分析建立礦井通風(fēng)帶機基于節(jié)能增效運行的數(shù)學(xué)模型在滿足礦井通風(fēng)機工藝運行的基礎(chǔ)上，建立通風(fēng)機

19、關(guān)于風(fēng)機風(fēng)速、負(fù)壓、風(fēng)量、能耗與效率的數(shù)學(xué)模型，通過該模型實現(xiàn)對通風(fēng)機節(jié)能增效運行的診斷、分析、評估與優(yōu)化。4.4 節(jié)能效果的分析主扇采用變頻調(diào)速后的節(jié)電效果分析：以6kV，2315 kW 對旋式風(fēng)機為例，根據(jù)風(fēng)機參數(shù)引導(dǎo)，在容易期風(fēng)量為Q=95.3 m3/S ，在困難期Q=147.8 m3/S 。而電機設(shè)計選型應(yīng)以最困難時期選型，這樣在設(shè)備安裝初期就會有所達(dá)的余量。如果采用變頻調(diào)速，可有很大的節(jié)電空間。按風(fēng)機特性可知：QN； n1/n2 = Q1/Q2 = 95.3/147.8 = 64.4%；根據(jù)風(fēng)機采用變頻調(diào)速后的特性可知，Pn3。那么，在容易期，電機實際（理論）消耗功率為：Pl=P0(

20、64.4)3 ；其中，P0為電機額定功率。P0=3152=730(kW)；Pl=3152(64.4)3=7300.267=194.9(kW )；其節(jié)電率為73。考慮到效率和電機固定損耗，在容易期，其節(jié)電率也應(yīng)在60以上，按60計算。則每天可節(jié)電：7306024=10512(kWh)，按電價1.1元計，則每天可節(jié)省電費11563.2元。如果按每年320天工作計算則可節(jié)電約370萬元。以上可以得出在容易期（礦井初期），節(jié)能效果非常明顯。4.5 應(yīng)用案例-山陽礦回風(fēng)立井變頻節(jié)能增效控制系統(tǒng)山陽礦隸屬于陜煤集團(tuán)澄合礦務(wù)局，位于陜西省渭南市合陽縣境內(nèi)，是一個投資20多億元，年產(chǎn)300萬噸煤炭的國家重點大

21、礦。山陽礦回風(fēng)立井風(fēng)機由兩臺10kV 500kW 電機及相關(guān)輔助機械設(shè)備組成。欣博通提供的控制系統(tǒng)由四部分組成：1）、配電系統(tǒng)：礦井通風(fēng)的配電系統(tǒng)是通風(fēng)機的重要動力配電設(shè)備，對于通風(fēng)機的連續(xù)運行、穩(wěn)定運行以及對于保障煤礦安全生產(chǎn)，保護(hù)礦工生命和企業(yè)財產(chǎn)安全具有重要意義。主要功能是對對風(fēng)機主電機、風(fēng)門電機、照明及控制系統(tǒng)的供電。山陽礦配電系統(tǒng)共由14面高壓配電柜組成，每面配電柜包含高壓綜合保護(hù)系統(tǒng)。配電柜采用國內(nèi)外技術(shù)先進(jìn)質(zhì)量優(yōu)良的電氣元件。配電系統(tǒng)單線圖2）、變頻調(diào)速系統(tǒng)：本系統(tǒng)采用高壓交流變頻調(diào)速技術(shù)，每個風(fēng)機的兩個電機的性能參數(shù)完全一樣，由一臺容量為大于兩電機容量之和的高壓變頻器同時控制兩

22、臺電機，實現(xiàn)開環(huán)定速運行，或閉環(huán)動態(tài)條件運行，風(fēng)量風(fēng)壓控制在滿足礦井的需要，能提高風(fēng)機效率，大大降低能耗，減少維修工作量，且調(diào)節(jié)簡單。礦井主通風(fēng)機變頻系統(tǒng)由高壓變頻柜和電源切換柜組成。變頻柜內(nèi)TEMIC（東芝三菱合資公司）的變頻器成套而成，系統(tǒng)一體化設(shè)計，包括輸入干式隔離變壓器，整套系統(tǒng)在出廠前進(jìn)行整體測試及72h連續(xù)負(fù)載試驗。電源切換柜由知名切換開關(guān)成套而成，機械電氣連鎖，防止誤操作?？刂乒δ芡晟疲哂袑崟r性強、安全可靠、操作方便、易于維護(hù)等特點。符合煤礦安全規(guī)程、高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求、低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備、 繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程等國家、地區(qū)、行業(yè)相關(guān)現(xiàn)行

23、標(biāo)準(zhǔn)。變頻調(diào)速系統(tǒng)樣圖3）、礦井通風(fēng)PLC監(jiān)控系統(tǒng)：本礦井主通風(fēng)機PLC在線監(jiān)控系統(tǒng)，綜合利用現(xiàn)代傳感技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，基于企業(yè)計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)主風(fēng)機運行參數(shù)、通風(fēng)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測與風(fēng)機主輔設(shè)備控制的一體化，監(jiān)測內(nèi)容豐富，控制功能完善，具有實時性強、安全可靠、操作方便、易學(xué)易用的特點。符合煤礦安全規(guī)程、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件、計算機軟件開發(fā)規(guī)范等國家、地區(qū)、行業(yè)相關(guān)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。礦井通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)能使用戶在地面集控中心對礦井通風(fēng)機進(jìn)行遠(yuǎn)程開停和在線監(jiān)測，系統(tǒng)實現(xiàn)自動報警、信息顯示和報表處理等功能，真正做到通風(fēng)機房無人值守，達(dá)到減人提效的目的。系統(tǒng)應(yīng)用計算

24、機技術(shù)對通風(fēng)機工作狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測。監(jiān)測參數(shù)包括風(fēng)機的入口靜壓、風(fēng)量、電機功率、A相電流、A相電壓；風(fēng)機軸承溫度、電機繞組溫度、（PT100溫度傳感器用戶預(yù)埋）；風(fēng)機振動、風(fēng)機開停信號及正反風(fēng)信號等。并結(jié)合軟件分析計算，全面掌握風(fēng)機的實時工況，對于日常維護(hù)、故障診斷以及煤礦安全生產(chǎn)有十分重要的意義，能夠在生產(chǎn)過程中隨時掌握通風(fēng)設(shè)備的運行狀態(tài)，改變了傳統(tǒng)的設(shè)備管理方式，提高了通風(fēng)設(shè)備的自動化管理水平，有力地保證了通風(fēng)機設(shè)備的經(jīng)濟、可靠運行，為煤礦通風(fēng)安全管理提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。礦井通風(fēng)PLC監(jiān)控系統(tǒng)圖4）、通風(fēng)機振動監(jiān)測系統(tǒng)：通風(fēng)機作為礦井的關(guān)鍵設(shè)備，振動監(jiān)測與故障診斷設(shè)備，通過在線監(jiān)測設(shè)備運

25、行時產(chǎn)生的振動信號，采用綜合技術(shù)手段（計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、信號處理技術(shù)、傳感器技術(shù)等），監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)，對設(shè)備運行狀況進(jìn)行分析，判斷設(shè)備是否異常及異常的原因、部位、性質(zhì)，以便采取措施進(jìn)行維護(hù)而保證設(shè)備安全正常地運行。回風(fēng)立井通風(fēng)機監(jiān)控畫面在線振動分析監(jiān)測系統(tǒng)的組成：在線振動分析監(jiān)測系統(tǒng)由在線振動監(jiān)測儀（模塊）、振動分析軟件以及振動傳感器三部分組成。通風(fēng)機在線振動監(jiān)測分析系統(tǒng)可以對通風(fēng)機運行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測。對設(shè)備當(dāng)前的運行狀態(tài)做出評估（屬于正常、還是異常），對異常狀 態(tài)及時做出報警（預(yù)警、報警、危險），并為進(jìn)一步的故障分析、設(shè) 備性能評估等提供信息和數(shù)據(jù)。在線振動分析監(jiān)測系統(tǒng)可以及時發(fā)

26、現(xiàn)機組故障的早期振動征兆，如：電機軸承故障、電繼電磁類故障、轉(zhuǎn)子平衡問題、軸彎曲或裂紋故障、 扇頁邊形及松動故障等，以便現(xiàn)場維護(hù)人員采取相應(yīng)的措施。同時為防止變頻器發(fā)生重大故障，不能運行，設(shè)計了工頻旁路電路，在重大故障時系統(tǒng)可將電動機手動投入工頻運行，以確保生產(chǎn)的連續(xù)性，避免了不可預(yù)料的事故發(fā)生。4.6 節(jié)能效果優(yōu)化通過對礦井通風(fēng)機運行過程中的實時能效水平的評估，當(dāng)設(shè)備或系統(tǒng)運行效率低下時，礦井通風(fēng)機節(jié)能增效模型能自動進(jìn)行優(yōu)化計算，獲得整機系統(tǒng)最佳的節(jié)能增效運行參數(shù)。礦井通風(fēng)機節(jié)能增效模型的優(yōu)化是基于通風(fēng)機運行的實時能源數(shù)據(jù)、基于實時的能耗及效率計算獲得的當(dāng)前系統(tǒng)能效運行點，通過集成的通風(fēng)機風(fēng)

27、量連續(xù)控制參數(shù)及通風(fēng)機負(fù)載預(yù)測技術(shù)，確定出期望的通風(fēng)機運行的能耗及效率水平，即期望的系統(tǒng)能效運行點，并進(jìn)而確定出相應(yīng)的優(yōu)化控制參數(shù)。與礦井通風(fēng)機節(jié)能增效模型的優(yōu)化相關(guān)的重要的參數(shù)：當(dāng)前的風(fēng)量數(shù)據(jù)：輸入?yún)?shù)；通過通風(fēng)機的實時運行數(shù)據(jù)獲得；當(dāng)前的負(fù)壓數(shù)據(jù)：輸入?yún)?shù)；通過現(xiàn)場檢測采集信號獲得；當(dāng)前的能耗及效率水平（當(dāng)前系統(tǒng)能效運行點）：通風(fēng)機節(jié)能增效模型的中間值，即它既是基于當(dāng)前運行數(shù)據(jù)按相關(guān)模型的計算值，同時又是進(jìn)行優(yōu)化的輸入?yún)⒘科谕哪芎募靶仕剑ㄆ谕南到y(tǒng)能效運行點）：輸出參數(shù)；通風(fēng)機節(jié)能增效模型優(yōu)化后計算出的系統(tǒng)能耗及效率水平節(jié)能增效優(yōu)化控制參數(shù)：輸出參數(shù)；通風(fēng)機節(jié)能增效模型基于優(yōu)化后的期望的系統(tǒng)能效運行點確定的控制參數(shù)節(jié)能增效優(yōu)化的運量控制參考數(shù)據(jù)：輸出參數(shù)；通風(fēng)機節(jié)能增效模型基于其集成的通風(fēng)機風(fēng)量連續(xù)控制技術(shù)，參考風(fēng)壓檢測輸入信號，確定的最佳風(fēng)量數(shù)據(jù)，可反饋給上游工藝設(shè)備，作為調(diào)節(jié)風(fēng)量的參考數(shù)據(jù)。5 礦井通風(fēng)工業(yè)電氣節(jié)能增效解決方案的工程實施北京欣博通能科傳動技術(shù)股份有限公司是國內(nèi)資深的專注于工業(yè)電氣節(jié)能的工業(yè)自動化與傳動領(lǐng)域的高端工業(yè)技術(shù)服務(wù)公司，擁有涵蓋技術(shù)研發(fā)、方案創(chuàng)新、工程實施和技術(shù)服務(wù)的完整的業(yè)務(wù)體系，始終以客戶需求為導(dǎo)向，以提