程序控制說明：爐前操縱吹煉時(shí)，接點(diǎn)M20．1和M2．0通，將置位復(fù)位觸發(fā)器RS置位，此時(shí)Q20．2有輸出，同時(shí)由Q20．2輸出驅(qū)動(dòng)中間繼電器，從而由繼電器接點(diǎn)送給高壓變頻器高低速信號(hào)（繼電器通為高速，斷為低速）；當(dāng)爐前工轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到爐后或沒有吹煉的時(shí)間超過15 min時(shí)，T44或T45或M20．2通，置位復(fù)位觸發(fā)器RS復(fù)位，Q20．2沒有輸出，繼電器開釋，變頻器降速。
3 高壓變頻器調(diào)速系統(tǒng)
3．1 監(jiān)控和操縱
      當(dāng)除塵風(fēng)機(jī)不吹煉時(shí)，只需要很低的轉(zhuǎn)速，根本不需要滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。利用高壓變頻器根據(jù)實(shí)際需要對(duì)除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻運(yùn)行，既保證和改善了工藝，又達(dá)到節(jié)能降耗的目的和效果。
      采用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)對(duì)除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行高壓變頻改造具體實(shí)現(xiàn)過程如下：變頻器操縱可以在本機(jī)控制，也可以遠(yuǎn)程操縱。變頻器包括1臺(tái)內(nèi)置的PLC，用于柜體內(nèi)開關(guān)信號(hào)的邏輯處理，以及與現(xiàn)場(chǎng)各種操縱信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)（如RS 485）的協(xié)調(diào)，并且可以根據(jù)用戶的需要擴(kuò)展控制開關(guān)量，增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性。變頻器也可由控制室的上位機(jī)或操縱臺(tái)進(jìn)行操縱，吹煉時(shí)（B到D），變頻器高速運(yùn)行，不吹煉時(shí)，變頻器低速運(yùn)行�？梢愿鶕�(jù)工況需要自由設(shè)定，其完全可以滿足工藝要求。變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)如圖4所示。

         5 結(jié) 語
      從以上分析及運(yùn)行情況來看，在除塵風(fēng)機(jī)采用高壓變頻器調(diào)速后，由變頻器直接控制電機(jī)，通過調(diào)速驅(qū)動(dòng)除塵風(fēng)機(jī)，進(jìn)步傳動(dòng)效率。電機(jī)的電壓、電流明顯下降，電機(jī)輸進(jìn)功率明顯減少。運(yùn)行工況點(diǎn)明顯改善，風(fēng)門可以全部打開，完全由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量，對(duì)生產(chǎn)操縱極為方便、控制精度高、響應(yīng)速度快、而且高壓變頻器調(diào)速時(shí)間可以任意設(shè)定，避免了全負(fù)荷啟動(dòng)時(shí)的大電流沖擊，使整個(gè)系統(tǒng)工作平穩(wěn)并有利于除塵風(fēng)機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)，延長(zhǎng)使用壽命。節(jié)電率在20 ～70 之間，具有巨大的節(jié)能效益。
參考文獻(xiàn)
[1]沈才芳．電弧爐煉鋼工藝與設(shè)備[M]．2版．北京：冶金產(chǎn)業(yè)出版社，2001．
[2]吳忠智，吳加林．變頻器應(yīng)用手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械產(chǎn)業(yè)出版社，1 995．
[3]王廷才，王本軼．風(fēng)機(jī)設(shè)備的變頻技術(shù)及應(yīng)用[J]．風(fēng)機(jī)技術(shù)，2004（4）：41?43，48．
[4]杜金城．電氣變頻調(diào)速設(shè)計(jì)技術(shù)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2001．
[5]袁天祥．電動(dòng)機(jī)及其系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)[M]．北京：化學(xué)產(chǎn)業(yè)出版社，l991．
[6]滿永奎，韓安榮．通用變頻器及其應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械產(chǎn)業(yè)出版社，1 994．
[7]高壓變頻器在混鐵爐除塵風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用[EB／OI ]．中國(guó)工控信息網(wǎng)，
[8]高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)HARSVERT?A系列技術(shù)手冊(cè)[Z]．北京：北京利德華福電氣技術(shù)有限公司，2004．
[9] 張燕賓．變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)踐[M]．北京：機(jī)械=I二業(yè)出版社，2000．
[1O]吳忠智，吳加林，黃立培．調(diào)速用變頻器及配套設(shè)備選用指南[M]．北京：機(jī)械產(chǎn)業(yè)出版社，2000．

         　　長(zhǎng)期以來，煤礦由于受復(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(hào)，電機(jī)全速運(yùn)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)本錢，進(jìn)步勞動(dòng)生產(chǎn)率是煤炭生產(chǎn)企業(yè)需要解決的迫切課題。

         　　煤礦主透風(fēng)機(jī)是煤礦的四大主要設(shè)備之一，作為礦井主透風(fēng)，它天天24小時(shí)不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，是整個(gè)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(zhǎng)，所需的風(fēng)量也將不斷增加，風(fēng)機(jī)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(yùn)行工況所設(shè)計(jì)的透風(fēng)機(jī)及拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的功率，通常遠(yuǎn)大于煤礦正常生產(chǎn)所需的運(yùn)行功率。

         　　礦井一般按開采各階段中透風(fēng)最困難時(shí)期選擇風(fēng)機(jī)型號(hào)。一般礦山選型時(shí)，按實(shí)際透風(fēng)參數(shù)配備電機(jī)功率，計(jì)算方法如下：

        
K－功率儲(chǔ)備系數(shù)，一般取K＝1.1～1.15。
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(shí)現(xiàn)的。從透風(fēng)機(jī)選型的過程和煤炭生產(chǎn)的實(shí)際情況，透風(fēng)機(jī)恒速運(yùn)行存在以下幾個(gè)題目: 

         1．電能的嚴(yán)重浪費(fèi)

         　　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(jī)設(shè)計(jì)上余量特別大，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間主扇風(fēng)機(jī)一直處在較輕負(fù)載下運(yùn)行。由于煤礦主扇風(fēng)機(jī)一般采用檔板調(diào)節(jié)，因此造成能源浪費(fèi)，增加了生產(chǎn)本錢。

         2、啟動(dòng)困難，機(jī)械損傷嚴(yán)重 

         　　主扇風(fēng)機(jī)采用直接啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，啟動(dòng)電流大，對(duì)電動(dòng)機(jī)的盡緣有著較大的威脅，嚴(yán)重時(shí)甚至燒毀電動(dòng)機(jī)。而高壓電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中所產(chǎn)生的單軸轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象使風(fēng)機(jī)產(chǎn)生較大的機(jī)械振動(dòng)應(yīng)力，嚴(yán)重影響到電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)及其它機(jī)械的使用壽命。 

         3、自動(dòng)化程度低 

         　　主扇風(fēng)機(jī)依靠人工調(diào)節(jié)檔板，更不具備風(fēng)量的自動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)功能，自動(dòng)化程度低。在故障狀態(tài)下，如風(fēng)騷短路，將對(duì)礦井正常生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。 

         　 變頻調(diào)速器作為一種新型的電力變換裝置，已成熟地應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面，不但啟動(dòng)輕易，節(jié)能效果明顯，而且對(duì)電機(jī)保護(hù)功能齊全。因此，為保證礦井生產(chǎn)的安全，降低生產(chǎn)本錢,車間降溫設(shè)備，進(jìn)步自動(dòng)化程度，對(duì)礦井透風(fēng)機(jī)的變頻改造就成為勢(shì)在必行的工程了。 

         二、對(duì)旋軸流透風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)

         　　兩級(jí)的軸流透風(fēng)機(jī)中，有一種很好的設(shè)計(jì)方案。它是將一個(gè)葉輪裝在另一個(gè)葉輪的后面，而葉輪的轉(zhuǎn)向彼此相反，稱為對(duì)旋型軸流透風(fēng)機(jī)，或?qū)χ檬捷S流風(fēng)機(jī)。

         　　煤礦對(duì)旋風(fēng)機(jī)因其主要由該透風(fēng)機(jī)采用兩級(jí)葉輪對(duì)旋式結(jié)構(gòu)，兩級(jí)葉輪分別由容量及相同型號(hào)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反，從進(jìn)風(fēng)口看，第一級(jí)葉輪順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，第二級(jí)葉輪則逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)空氣流進(jìn)第一級(jí)葉輪獲得能量后并經(jīng)第二級(jí)葉輪排出，第二級(jí)葉輪兼?zhèn)淦胀ㄝS流風(fēng)機(jī)中靜葉的功能，在獲得整直圓周方向速度風(fēng)量同時(shí)，增加氣流的能量，從而達(dá)到普通軸流式透風(fēng)機(jī)不能達(dá)到的高效率，高風(fēng)壓。

         它與普通軸流風(fēng)機(jī)相比有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)

         　　1）可以省略導(dǎo)葉，因而具有較短的結(jié)構(gòu)尺寸。

         　　2） 傳動(dòng)效率高。葉輪直接安裝在電機(jī)軸上，改變了傳統(tǒng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，既避免了傳動(dòng)裝置的頻繁損壞，消除了能量損耗，也進(jìn)步了風(fēng)機(jī)裝置的傳動(dòng)效率，同時(shí)也進(jìn)步了使用效率。對(duì)旋軸流式透風(fēng)機(jī)由于沒有靜葉,不存在靜葉損失,因此,其效率比普通透風(fēng)機(jī)要高；

         　　3） 對(duì)旋軸流式透風(fēng)機(jī)具有較大的逆向送風(fēng)量,其一般可達(dá)70%～80% ,而普通透風(fēng)機(jī)的逆向送風(fēng)量?jī)H為30%～40%；

         　　4）軸流對(duì)旋風(fēng)機(jī)使用靈活。對(duì)旋風(fēng)機(jī)兩級(jí)工作輪分別由兩臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因而對(duì)旋風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)不同的使用狀態(tài)，可進(jìn)行各式各樣的組合，使其中一級(jí)空轉(zhuǎn)可組成前導(dǎo)加動(dòng)葉級(jí)或動(dòng)葉加后導(dǎo)葉級(jí)，亦可配備一個(gè)靜葉作為附件，可以調(diào)節(jié)柵距以實(shí)現(xiàn)變風(fēng)量調(diào)節(jié)。對(duì)旋風(fēng)機(jī)可變轉(zhuǎn)速和兩轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比來調(diào)節(jié)流量，這是對(duì)旋風(fēng)機(jī)所特有的。

         三、礦用對(duì)旋軸流透風(fēng)機(jī)的變頻改造的案例

         　　煤礦主透風(fēng)機(jī)在煤礦的安全生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用。礦井的瓦斯爆炸，與巷道的透風(fēng)是否順暢，風(fēng)量的充足與否都有著直接關(guān)系，一旦透風(fēng)不暢，瓦斯?jié)舛壬�高到一定程度，即�?huì)造成爆炸塌井，造成重大事故，危及礦工的生命安全。如此重要的安全生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備，假如因某種故障而停機(jī)運(yùn)行，將會(huì)給整個(gè)礦山的安全生產(chǎn)帶來巨大威脅，因此，要求與之配套的高壓變頻器必須具備非常高的可靠性才能夠滿足安全生產(chǎn)的要求。

         　　神華寧煤團(tuán)體汝箕溝煤礦在礦井透風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)改造中，東風(fēng)井BD-Ⅱ-10NO24/2×200KW、西風(fēng)井BD-Ⅱ-10NO30/2×280KW對(duì)旋軸流透風(fēng)機(jī)選用了北京利德華福公司生產(chǎn)的HARSVERT-A系列高壓變頻器。　　2006年11月30日，正式投運(yùn)，運(yùn)行穩(wěn)定，一般都運(yùn)行在35～40Hz，節(jié)能效果良好。

         （一）HARSVERT-A系列高壓變頻用具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

         　　ARSVERT-A系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用單元串聯(lián)多電平技術(shù)，屬高-高電壓源型變頻器，直接6KV輸進(jìn)，直接6KV高壓輸出。變頻器主要由移相變壓器、功率模塊和控制器組成。

         　　1.功率模塊結(jié)構(gòu)：功率模塊為基本的交-直-交單相逆變電力，整流側(cè)為二極管三相全橋，通過對(duì)IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制，可得到單相交流輸出。每個(gè)功率模塊結(jié)構(gòu)及電氣性能上完全一致，可以互換。

         　　2.輸進(jìn)側(cè)結(jié)構(gòu)：輸進(jìn)側(cè)由移相變壓器給每個(gè)功率模塊供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組，根據(jù)電壓等級(jí)和模塊串聯(lián)級(jí)數(shù)，一般由24脈沖系列、30脈沖系列、42脈沖系列、48脈沖系列等構(gòu)成多級(jí)相疊加的整流方式，可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形（網(wǎng)側(cè)電壓電流諧波指標(biāo)滿足IEEE519-1992和GB/T14549-93的要求）。使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1，無需任何功率因數(shù)補(bǔ)償、諧波抑制裝置。由于變壓器副邊繞組的獨(dú)立性，使每個(gè)功率單元的主回路相對(duì)獨(dú)立，類似常規(guī)低壓變頻器，便于采用現(xiàn)有的成熟技術(shù)。 

         　　3.輸出側(cè)結(jié)構(gòu)：輸出側(cè)由每個(gè)功率模塊的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機(jī)供電，通過對(duì)每個(gè)單元的PWM波形進(jìn)行重組，可得到門路正弦PWM波形。這種波形正弦度好，dv/dt小，對(duì)電纜和電機(jī)的盡緣無損壞，無須輸出濾波器，就可以延長(zhǎng)輸出電纜長(zhǎng)度，可直接用于普通電機(jī)。同時(shí)，電機(jī)的諧波損耗大大減少，消除負(fù)載機(jī)械軸承和葉片的振動(dòng)。

         　　當(dāng)某一個(gè)功率模塊出現(xiàn)故障時(shí)，通過控制使輸出端子短路，可將此單元旁路退出系統(tǒng)，變頻器可降額機(jī)械運(yùn)行；由此可避免很多場(chǎng)合下停機(jī)造成的損失。

         　　4.控制器：控制器由高速單片機(jī)、嵌進(jìn)式人機(jī)界面和PLC共同構(gòu)成。單片機(jī)實(shí)現(xiàn)PWM控制。嵌進(jìn)式人機(jī)界面提供友好的全中文WINDOWS監(jiān)控和操縱界面，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制。內(nèi)置PLC則用于柜體內(nèi)開關(guān)信號(hào)的邏輯處理，可以和用戶現(xiàn)場(chǎng)靈活接口，滿足用戶的特殊需要。

         　　控制器與功率單元之間采用光纖通訊技術(shù)，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性，同時(shí)具有很好的抗電磁干擾性能，可靠性大大進(jìn)步。另外，交流220V控制電源掉電時(shí)，控制器可由配備的UPS繼續(xù)供電，（散熱風(fēng)機(jī)電源取自移相變壓器）變頻器可以繼續(xù)運(yùn)行。 

         （二）概括起來其主要應(yīng)用效果如下：

         　　1．變頻起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)沒有任何沖擊。由于變頻器改造后風(fēng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)變頻軟起動(dòng)，避免了起動(dòng)電流的沖擊，不僅對(duì)電網(wǎng)沒有任何沖擊，而且還可以隨時(shí)起動(dòng)或停止；

         　　2．按需調(diào)節(jié)風(fēng)量，避免浪費(fèi)。進(jìn)行變頻改造后，風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量不再需要由風(fēng)門來調(diào)節(jié)，而是由變頻器通過變頻調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)范圍可以從0%?100%；因而可以根據(jù)生產(chǎn)需要隨意調(diào)節(jié)風(fēng)量，減少了不必要的浪費(fèi)； 

         　　3．變頻節(jié)能運(yùn)行，節(jié)約了大量能源。由于變頻改造后不再使風(fēng)機(jī)一直處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，節(jié)能率高達(dá)63%以上； 

         　　4．降低風(fēng)機(jī)工作強(qiáng)度，延長(zhǎng)使用壽命。進(jìn)行變頻改造后，風(fēng)機(jī)的大部分工作時(shí)間都在較低的速度下運(yùn)行，因而大大降低了風(fēng)機(jī)工作的機(jī)械強(qiáng)度和電氣沖擊，將會(huì)大大延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)的使用壽命，降低維修強(qiáng)度； 

         　　5．可使電動(dòng)機(jī)與風(fēng)機(jī)直接相連接，減少傳動(dòng)環(huán)節(jié)的用度； 

         　　6．電機(jī)和風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度下降，潤(rùn)滑條件改善，傳動(dòng)裝置的故障下降； 

         　　7．系統(tǒng)壓力降低，對(duì)管道的壓力和密封等條件緩解，延長(zhǎng)使用壽命；

         　　8．系統(tǒng)完善的監(jiān)控性能和高可靠性進(jìn)步了工作效率，減少了檢驗(yàn)和維護(hù)的工作量。

         　　9．需要留意的是煤礦對(duì)旋風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速后，一般情況下要求兩臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行頻率盡量一致，從而保證電機(jī)轉(zhuǎn)速一致。避免一臺(tái)轉(zhuǎn)速高，一臺(tái)轉(zhuǎn)速低，形成風(fēng)阻，影響風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行。

         四、結(jié)束語

         　　總之，礦用透風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速，不但實(shí)現(xiàn)了軟起停，節(jié)約了電能，而且可根據(jù)巷道的風(fēng)量需求方便的進(jìn)行調(diào)速，應(yīng)用效果是十分理想的。我國(guó)的煤礦企業(yè)相當(dāng)多，高壓變頻器在這一方面的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)是十分廣泛的。

         參考資料：

         1．《高壓變頻調(diào)速和斬波內(nèi)饋調(diào)速在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用》，焦煤機(jī)電??2006省煤炭系統(tǒng)機(jī)電運(yùn)輸經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文
2．《HARSVERT-A高壓變頻器技術(shù)手冊(cè)》，北京利德華福電氣技術(shù)有限公司