一、現場系統情況

煤礦因生產的特殊性，礦井通風系統關系到礦山的安全生產，所以通風系統在煤炭生產中具有舉足輕重的地位。其中主扇風機在煤礦生產中有著最重要的地位，隨著開采和掘進的不斷延伸，巷道延長，盡管風量基本不變，但風壓要求卻不斷增加，風機需用功率也隨之增加。根據反風及開采后期運行狀況來確定的主扇風機及拖動電動機的功率通常遠大于煤礦長期開采所需的正常運行功率。五溝煤礦主扇風機采用500KW/6KV電動機傳動，電機采用直接啟動的方式。

目前采用高壓電動機直接啟動，存在以下幾個問題：

●電能的嚴重浪費。煤礦的服務年限大多在60年以上，投產初期到井田穩定開采一般在10年左右，這就意味著有這10年的時間里，主扇風機一直處在較輕負載下運行。由于工頻運行的電動機轉速不可調節，只能通過改變風機葉片的角度進行風量調節，因此造成能源浪費，增加了生產成本。

●啟動困難，機械損傷嚴重。主扇風機采用直接啟動，啟動時間長，啟動電流大，對電動機的絕緣有著較大的威脅，嚴重時甚至燒毀電動機。而電動機在啟動過程中所產生的單軸轉矩現象使風機產生較大的機械振動應力，嚴重影響到電動機、風機及其它機械的使用壽命。

●自動化程度低。主扇風機依靠人工調節風機葉片調節風量和風壓，更不具備風量的自動實時調節功能，自動化程度低。在故障狀態下，如風流短路，將對礦井正常生產造成嚴重影響。

為了礦井的安全生產和降低生產成本，提升該煤礦的自動化水平，對主扇風機進行變頻調速改造具有非常重要的意義。

二、高壓變頻改造方案

1、主回路系統方案

考慮到現場設備實際運行的情況，煤礦主扇軸流風機變頻系統采用一拖二手動旁路方式，采用一臺變頻器分別單獨傳動二臺風機中的一臺風機的電動機，正常情況下，允許有一負載工作在變頻狀態，另一負載工作在工頻狀態，也可以兩臺都在工頻狀態；

該系列變頻采用若干個低壓PWM變頻功率單元串聯的方式實現直接高壓輸出。變頻器具有對電網諧波污染極小，輸入功率因數高，輸出波形質量好，不存在諧波引起的電機附加發熱、轉矩脈動、噪音、dv/dt及共模電壓等問題的特性，不必加輸出濾波器，就可以使用普通的異步電機，不需要更換電機。

一拖二手動旁路系統

基本原理：它是由8個高壓隔離開關QS1～QS8組成（見左圖）。其中QS2和QS3,QS5和QS6安裝機械互鎖裝置；各隔離開關間有電氣互鎖。如果兩路電源同時供電，M1工作在變頻狀態，M2工作在工頻狀態時，QS3、QS7和QS4、QS5、QS8分閘，QS2、QS1和QS6處于合閘狀態；M2工作在變頻狀態，M1工作在工頻狀態時，與M1工作在變頻狀態，M2工作在工頻狀態時類似；如果檢修變頻器，QS3和QS6可以處于任一狀態，其它隔離開關都分閘，兩臺負載可以同時工頻運行；當一路電源檢修時，可以通過分合隔離開關使任一電機變頻運行。

特點：正常情況下，允許有一負載工作在變頻狀態，另一負載工作在工頻狀態，也可以兩臺都在工頻狀態。

同時工頻運行時1#電機通過QS7、QS3 ，2#電機通過QS8、QS6切換完成反風功能，變頻運行時通過變頻設備內部設置即可完成電機轉向的正反方向的轉換完成反風功能。

2、控制系統方案

變頻系統控制方式可以采用下述4種方式，現場用戶可以根據實際情況采用相應的一種或幾種控制方式。

A、閉環控制方式

變頻系統可以根據現場要求在變頻操作界面上設定需要的壓力或流量值、或通過模擬給定形式給定需要的壓力或流量值，變頻設備根據設定值和現場壓力或流量的反饋值自動閉環控制調節設備轉速，使系統壓力或流量值運行在要求的設定值。

B、本控開環控制方式

變頻系統可以通過本控方式在變頻設備控制柜監控界面手動設定負載設備需要運行的轉速值，變頻設備自動將負載設備傳動到要求轉速值。

C、總線控制方式

變頻系統也可以通過RS485、Profibus/Device Net 與工廠控制系統通訊進行協調控制。

D、遠控開環控制方式

變頻調速系統可由現場DCS監控操作系統進行協調控制，根據運行工況按設定程序，實現對負載設備電動機轉速控制。