一、现场系统情况

煤矿因生产的特殊性，矿井通风系统关系到矿山的安全生产，所以通风系统在煤炭生产中具有举足轻重的地位。其中主扇风机在煤矿生产中有着最重要的地位，随着开采和掘进的不断延伸，巷道延长，尽管风量基本不变，但风压要求却不断增加，风机需用功率也随之增加。根据反风及开采后期运行状况来确定的主扇风机及拖动电动机的功率通常远大于煤矿长期开采所需的正常运行功率。五沟煤矿主扇风机采用500KW/6KV电动机传动，电机采用直接启动的方式。

目前采用高压电动机直接启动，存在以下几个问题：

●电能的严重浪费。煤矿的服务年限大多在60年以上，投产初期到井田稳定开采一般在10年左右，这就意味着有这10年的时间里，主扇风机一直处在较轻负载下运行。由于工频运行的电动机转速不可调节，只能通过改变风机叶片的角度进行风量调节，因此造成能源浪费，增加了生产成本。

●启动困难，机械损伤严重。主扇风机采用直接启动，启动时间长，启动电流大，对电动机的绝缘有着较大的威胁，严重时甚至烧毁电动机。而电动机在启动过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，严重影响到电动机、风机及其它机械的使用寿命。

●自动化程度低。主扇风机依靠人工调节风机叶片调节风量和风压，更不具备风量的自动实时调节功能，自动化程度低。在故障状态下，如风流短路，将对矿井正常生产造成严重影响。

为了矿井的安全生产和降低生产成本，提升该煤矿的自动化水平，对主扇风机进行变频调速改造具有非常重要的意义。

二、高压变频改造方案

1、主回路系统方案

考虑到现场设备实际运行的情况，煤矿主扇轴流风机变频系统采用一拖二手动旁路方式，采用一台变频器分别单独传动二台风机中的一台风机的电动机，正常情况下，允许有一负载工作在变频状态，另一负载工作在工频状态，也可以两台都在工频状态；

该系列变频采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。变频器具有对电网谐波污染极小，输入功率因数高，输出波形质量好，不存在谐波引起的电机附加发热、转矩脉动、噪音、dv/dt及共模电压等问题的特性，不必加输出滤波器，就可以使用普通的异步电机，不需要更换电机。

一拖二手动旁路系统

基本原理：它是由8个高压隔离开关QS1～QS8组成（见左图）。其中QS2和QS3,QS5和QS6安装机械互锁装置；各隔离开关间有电气互锁。如果两路电源同时供电，M1工作在变频状态，M2工作在工频状态时，QS3、QS7和QS4、QS5、QS8分闸，QS2、QS1和QS6处于合闸状态；M2工作在变频状态，M1工作在工频状态时，与M1工作在变频状态，M2工作在工频状态时类似；如果检修变频器，QS3和QS6可以处于任一状态，其它隔离开关都分闸，两台负载可以同时工频运行；当一路电源检修时，可以通过分合隔离开关使任一电机变频运行。

特点：正常情况下，允许有一负载工作在变频状态，另一负载工作在工频状态，也可以两台都在工频状态。

同时工频运行时1#电机通过QS7、QS3 ，2#电机通过QS8、QS6切换完成反风功能，变频运行时通过变频设备内部设置即可完成电机转向的正反方向的转换完成反风功能。

2、控制系统方案

变频系统控制方式可以采用下述4种方式，现场用户可以根据实际情况采用相应的一种或几种控制方式。

A、闭环控制方式

变频系统可以根据现场要求在变频操作界面上设定需要的压力或流量值、或通过模拟给定形式给定需要的压力或流量值，变频设备根据设定值和现场压力或流量的反馈值自动闭环控制调节设备转速，使系统压力或流量值运行在要求的设定值。

B、本控开环控制方式

变频系统可以通过本控方式在变频设备控制柜监控界面手动设定负载设备需要运行的转速值，变频设备自动将负载设备传动到要求转速值。

C、总线控制方式

变频系统也可以通过RS485、Profibus/Device Net 与工厂控制系统通讯进行协调控制。

D、远控开环控制方式

变频调速系统可由现场DCS监控操作系统进行协调控制，根据运行工况按设定程序，实现对负载设备电动机转速控制。