1导言
众所周知，矿用主扇风机是煤矿的“呼吸体系”的中枢，须24小时不间断运转。跟着挖掘和掘进的不断延伸，巷道延伸，尽管风量根本不变，但井下所需的风压要求却不断添加，风机需用功率也随之添加。鹤煤十矿南风井通风机选用轴流式通风机，该类型风机选用沟通隔爆异步电机拖动。该类型风机传统的调理体系是依据风量所需的多少，靠调理叶片视点来完成的，这种调理必须在风机停机时才干进行，只合适较长阶段的风量调理，调理起来也不方便，可调规模也不大。发动困难，机械损害严峻。主扇风机选用水电阻发动，发动电流大，对电动机的绝缘有着较大的要挟，严峻时乃至焚毁电动机，更不具有风量的主动实时调理功用。而高压电动机在发动进程中所产生的单轴转矩现象使风机产生较大的机械振动应力，严峻影响到电动机、风机及其它机械的运用寿命。主动化程度低。因矿井通风体系改动，现在尽管风机叶片视点已调到最小，这样构成风机体系运转功率低下，并且电能糟蹋惊人，运转状况差，添加了修理作业量，对矿井正常出产构成严峻影响。
高压变频器作为一种新式的电力改换设备，现已成熟地运用到工业出产的各个职业，不光发动简单，节能效果显著，并且对电机的维护功用完全。因而，为保证矿井出产的安全，下降出产成本，进步主动化程度，对主扇风机的变频改造就成为事在必行的作业。
经过矿领导多方调研、比较，最终挑选同山东新风光电子科技发展有限公司协作。本文将从JD-BP37-710F(710KW/6KV)高压变频器的作业原理及实践运转状况两方面剖析河南鹤壁鹤煤集团十矿主扇风机的节能状况。
2高压变频器的作业原理
2.1 变频器的结构
(1)体系主回路：内部是由十五个相同的功率单元模块构成，每五个模块为一组，别离对应高压回路的三相，单元供电由干式移相变压器进行供电，原理如图1。
(2)功率单元构成：功率单元是一种单相桥式改换器，由输入干式变压器的副边绕组供电。经整流、滤波后由2个IGBT以PWM办法进行操控(如图2所示)，产生设定的频率波形。变频器中所有的功率单元，电路的拓扑结构相实施模块化的规划，操控经过光纤发送至单元操控板。原理框图如图3所示。
(3)功率单元操控：来自主操控器的操控光信号，经光/电转化，送到操控信号处理器，由操控电路处理器接收到相应的指令后，宣布相应的IGBT的驱动信号，驱动电路接到相应的驱动信号后，宣布相应的驱动电压送到IGBT操控极，然后操作IGBT关断和注册，输出相应波形。
功率单元中的状况信息将被收集到应对信号电路中进行处理，会集后经电/光转化器改换，以光信号向主操控器发送。
2.2 变频器作业原理
(1)变频器调速原理
依照电机学的根本原理，电机的转速满意如下的关系式：
n=(1-s)60f/p=n0×(1-s)(P：电机极对数;f：电机运转频率;s：滑差)
从式中看出，电机的同步转速n0正比于电机的运转频率(n0=60f/p)，因为滑差s一般状况下比较小(0-0.05)，电机的实践转速n约等于电机的同步转速n0，所以调理了电机的供电频率f，就能改动电机的实践转速。电机的滑差s和负载有关，负载越大则滑差添加，所以电机的实践转速还会随负载的添加而略有下降。
(2)变频器结构原理
以6kV输出电压等级为例，每相由五个额外电压为690V的功率单元串联而成，输出相电压最高可达3450V，线电压达6kV左右。改动每相功率单元的串联个数或功率单元的输出电压等级，就可以完成不同电压等级的高压输出。每个功率单元别离由输入变压器的一组副边供电，功率单元之间及变压器二次绕组之间彼此绝缘。二次绕组选用延边三角形接法，完成多重化，以到达下降输入谐波电流的意图。关于6kV电压等级变频器而言，给15个功率单元供电的15个二次绕组每三个一组，分为5个不同的相位组，互差12度电视点，构成30脉冲的整流电路结构，输入电流波形挨近正弦波，这种等值裂相供电方法使总的谐波电流失真低至1%左右，变频器输入的功率因数可到达0.95以上。原理如图4所示。
(3)变频器输出波形叠加原理：
高压变频器在运转后，将输入的工频的三相高压沟通电转化为可以进行频率可调理的三相沟通电，其电压和频率依照V/F的设定进行相应的调理，坚持电机在不同的频率下运转，而定子磁心中的主磁一般坚持在额外水准，进步电机的转化功率。因而多重叠加的运用，高压变频器输出电压的谐波含量很低，已到达惯例供电电压答应的谐波含量，一起输出电压的dV/dt较小，不会添加电机绕组的应力，可以向一般标准型沟通电动机供电，不需求降容或加输出滤波电抗器，保证了高压设备的通用性。多电平单元串联叠加的三相波形如图5所示。
3 对710KW主扇风机体系变频节能剖析
主扇风机归于煤矿通风辅机设备中的高能耗设备，其输出功率不能随机组负荷改动而改动，只要经过改动风叶的视点来调整风压和风量，构成很大部分能量耗费在节省丢失中。针对以上动力糟蹋的现象，选用高压变频技能对煤矿重要用电设备进行技能改造，是节能降耗进步电机运用功率的有效途径。
3.1现场状况介绍：
鹤煤十矿是一个新建矿井，年出产能力60万吨。因为十矿地质条件杂乱，巷道变形严峻，出产后期风阻较大，所以依据矿通风部分供给的数据，南翼风机依照简单期风量2332m3/min、风压2400Pa，困难期5524 m3/min、风压4000Pa规划。南翼通风机选用两台轴流式通风机互为备用，风机发动方法为串水电阻降压发动。主扇风机为航空工业沈阳发动机研究所风机厂出产的AGF606-2.2-1.3-2轴流式通风机，转速为990r/min。装备电动机型号为Y5001-6，额外功率710KW，额外电压为6000V，额外电流为83.81A，转速984 r/min。因为建矿时间短，实践需求风量较小，投入运转后经过调整风叶视点在-150运转，由十矿南翼风机特性曲线可看出，风机在全速运转时作业在低效区内(附图6)。通风设备存在较大裕量。经公司测验中心测验，2#风机风量64.71 m3/S、风机负压2750Pa、风机工况功率60.16%、电动机工况功率209.20KW。(由风机特性曲线图也可以直接看出运转功率运离高效区域)针对矿井实践的风量需求，选用调理风叶视点完成风量调整，存在电能严峻糟蹋。
3.2南翼风机选用变频器技能剖析
依据上述状况，依据风机厂家供给的技能参数跟图纸，取得风机的运转特性，可以在n〈569pm，n〉775rpm的规模内长时间运转，转速在690r/min的风机特性曲线图(附图6)，依据690r/min的特性曲线，拟定风机估计工矿点。下降风机转速到690r/min，一起改动风机叶视点到-80，使之特性曲线到达高效区域，依据实践丈量的数据功率到达93.45%。由特性曲线图上可看出负压2780Pa，风量约75.71m3/S，完全符合现在出产需求。
一起为避免变频器产生严重毛病，不能运转，规划了工频旁路电路，在严重毛病时体系可将电动机投入工频运转，以保证出产的连续性，避免了不行意料的事端产生。
3.3选用变频风机后的效益剖析
(1)经济效益
依据上述，改造后风机功率为93.45%
此刻，电动机工况功率：
P1=(H×Q×η2×ηd)/1000
=(2780×75.71×0.93×0.85)/1000
=166(kW)
变频技能改造后可预见的年直接经济效益：
改造前通风机运转工况点年功率耗费：
E1=(H1×Q1×r×T)/(1000×η1)
=(2750×65×24×365)/ (1000×0.60)
=2609750(kW.h)
