1耗電比率與負(fù)荷率的關(guān)系曲線
電力是煤炭生產(chǎn)的主要動力能源，電力消耗的多少直接影響著煤炭生產(chǎn)企業(yè)的噸煤成本，從而關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。如何降低噸煤電耗，有效提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，已成為煤炭企業(yè)挖潛節(jié)支的重要途徑。
1采用變頻器的必要性
三相感應(yīng)電動機(jī)因價(jià)格低，適用性廣，而較多應(yīng)用于礦山各種機(jī)械動力中，但感應(yīng)電動機(jī)存在著起動沖擊電流大，造成線路端電壓下降，影響供電質(zhì)量；若起動速度過快，起動轉(zhuǎn)矩大，又容易導(dǎo)致機(jī)械傳動系統(tǒng)損壞。
礦山因生產(chǎn)的特殊性，礦井通風(fēng)系統(tǒng)關(guān)系到礦山的安全生產(chǎn)，因而通風(fēng)系統(tǒng)在煤炭生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位。通風(fēng)系統(tǒng)的核心—抽風(fēng)機(jī)的電耗在整個煤炭生產(chǎn)中占有相當(dāng)大的分量，對于風(fēng)機(jī)流量的控制傳統(tǒng)上采用閥門控制，因而運(yùn)轉(zhuǎn)效率低，耗電大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，抽風(fēng)機(jī)年平均效率低于50％。
要降低噸煤電耗，必須加強(qiáng)供用電管理，節(jié)省電費(fèi)支出。針對礦山通風(fēng)系統(tǒng)抽風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)，很有必要尋找一種措施，合理、有效地改善電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，以降低電力損耗，提高電能的利用率，節(jié)省電費(fèi)支出，這對煤炭企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。
針對礦用抽風(fēng)機(jī)負(fù)荷率不高的實(shí)際情況，通過分析比較，選擇一種可根據(jù)負(fù)荷實(shí)際需要改變運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的新型節(jié)能設(shè)備——變頻調(diào)速器。
2采用變頻調(diào)速器與傳統(tǒng)的起動控制設(shè)備耗
電比率與負(fù)荷率的比較
圖1 耗電比率與負(fù)荷率的關(guān)系曲線
從圖1可以看出：在負(fù)荷率為100％（即滿負(fù)荷）時(shí)，兩種設(shè)備的耗電比率（電耗與電機(jī)額定輸入功率之比）相同，但隨著負(fù)荷率的下降，就耗電比率而言采用變頻調(diào)速器的電耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的起動控制設(shè)備。當(dāng)負(fù)荷率為80％時(shí)，前者為55％，后者為85％；當(dāng)負(fù)荷率為60％時(shí)，前者為30％，后者為65％；當(dāng)負(fù)荷率為40％時(shí)，前者為10％，后者為50％。
由此可以看出：在較低負(fù)荷率時(shí)，采用變頻調(diào)速器比采用傳統(tǒng)的起動控制設(shè)備，節(jié)電效果非常明顯。
3采用變頻調(diào)速器與傳統(tǒng)的起動設(shè)備現(xiàn)場測試比較
?。?）針對4－72－11－16B礦用抽風(fēng)機(jī)（配用電機(jī)功率為45kW），在不同負(fù)荷時(shí)，采用變頻調(diào)速器與傳統(tǒng)的起動設(shè)備，對電機(jī)的耗電進(jìn)行現(xiàn)場測試，測試結(jié)果見表1。
表14－72－11－16B抽風(fēng)機(jī)在不同控制方式時(shí)的耗電對比表
| 負(fù)荷率％ | 耗電比率％ | 變頻器控制 | 傳統(tǒng)起動控制 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 用電/kW | 總損失/kW | 用電/kW | 總損失/kW | ||
| 100 | 100 | 45.00 | 2.90 | 45.00 | 2.70 |
| 90 | 72.9 | 35.55 | 2.70 | 37.80 | 5.00 |
| 80 | 51.2 | 24.75 | 1.71 | 32.63 | 9.59 |
| 70 | 34.3 | 17.10 | 1.67 | 30.60 | 15.17 |
| 60 | 21.6 | 11.25 | 1.53 | 28.80 | 19.08 |
| 50 | 12.5 | 6.75 | 1.13 | 27.00 | 21.38 |
| 40 | 6.4 | 4.05 | 1.17 | 25.20 | 22.32 |
| 30 | 2.7 | 2.25 | 1.04 | 23.40 | 21.29 |
（2）針對不同型號的抽風(fēng)機(jī)選擇不同負(fù)荷率時(shí)，測試數(shù)據(jù)見表2（其功率值為抽風(fēng)機(jī)所配電動機(jī)的功率）
表2對不同型號的抽風(fēng)機(jī)在采用變頻調(diào)速器后每月節(jié)省的電能
| 負(fù)荷率％ | 省電比率％ | 耗電比率％ | 配用電動機(jī)額定功率 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 7.5kW | 22kW | 45kW | 75kW | 132kW | |||
| K(千瓦.時(shí)/月） | |||||||
| 100 | 0 | 100 | |||||
| 90 | 27 | 73 | 1458 | 4277 | 8748 | 14580 | 25661 |
| 80 | 49 | 51 | 2646 | 7762 | 15876 | 26460 | 46570 |
| 75 | 60 | 40 | 3240 | 9804 | 19440 | 32400 | 57024 |
| 70 | 66 | 34 | 3546 | 10454 | 21386 | 35640 | 62726 |
| 65 | 72 | 28 | 3888 | 11405 | 23328 | 38880 | 68429 |
| 60 | 78 | 22 | 4212 | 12355 | 25272 | 42120 | 74131 |
| 50 | 87 | 13 | 4698 | 13781 | 28188 | 46980 | 82685 |
節(jié)省電費(fèi)估算：
每月節(jié)省電能K=電動機(jī)額定輸入功率×省電比率×24×30（kWh）
以型號為4－72－11－16B的抽風(fēng)機(jī)為例，以前采用閘閥控制流量，平均負(fù)荷率為70％，采用變頻調(diào)速器后，每月可節(jié)電21384kWh，節(jié)支21384×0.5=
10692元。購置一臺SVF－753變頻調(diào)速器費(fèi)用大約25.0萬元，投入使用后不到半年時(shí)間即可收回投資。因此該技術(shù)值得在礦井通風(fēng)系統(tǒng)推廣使用，并且可以在礦井的其它動力系統(tǒng)推廣使用。
4采用變頻器的優(yōu)點(diǎn)
采用變頻器不但可以節(jié)省電能，還有下述優(yōu)點(diǎn)：
?。?）取代閘閥流量控制，可以按負(fù)荷需要運(yùn)轉(zhuǎn)；
?。?）電動機(jī)起動沒有沖擊電流；
?。?）調(diào)低速度可以降低風(fēng)機(jī)噪音及機(jī)械震動。低速時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩加大，運(yùn)轉(zhuǎn)更穩(wěn)定、不共振、溫升低，可延長設(shè)備使用壽命；
?。?）克服風(fēng)機(jī)起動時(shí)產(chǎn)生反壓的缺點(diǎn)。