深部开采通风主风机变频调速与网路匹配研究及节能技术的应用

2018-07-24 16:17:10 51

深部开采通风主风机变频调速与网路匹配研究及节能技术的应用袁梅芳(湖南有色冶金劳动保护研究院,湖南长沙文章根据开采深度不同,研宄阻力大小变化,通过调整主风机的电机频率、转速与通风网路匹配,同时也随着产量、井下作业时段调整,从而达到通风和节能的目的。

随着矿产资源的开发,进入深部开采的矿山越来越多。国内大部分有色金属、黄金化工矿山都己进入深部开采。例如:湖南黄沙坪铅锌矿开采深度为522m,宝山铅锌银矿开采深度为582m,水口山康家湾矿开采深度为541m湘西金矿开采深度为1KDm;甘肃金川公司龙首矿开采深度为1红透山铜矿开采深度己达到1337m.由于开采深度的加,开采条件不断恶化,如地压大且有发生岩爆的危险,矿石损失贫化指标变差,生产成本加以及矿内空气温度升高,通风困难。

1深部开采矿井通风系统现状我国矿山机械化程度不高,技术经济指标也不先进,单个矿块生产能力小,为了完成生产经营任务,获得经济效益,常常采用多中段、多工作面作业,特别是有色金属、黄金、化工矿山,多中段、多工作面较为普遍。随着矿井的不断延伸,开采深度加,通风线路长,通风阻力大,新鲜空气很难进入作业中段的工作面,经过对多个矿山的测定,有效风量仅为15%~ 50%回风段漏风严重,漏风率达到30%~50%.主风机与矿井通风网路不相匹配,主风机的效率普遍较低,经过对13个矿井的通风系统主风机的运行工况测定,其实际运行效率为17%~51%.所以研究解决深井开采的通风问题,提高这类矿井通风效果,使之达到安全、卫生、节能的目的是我国采矿界面临的一个现实课题。

2用变频调速变化风机参数与通风网路充分匹配2.1矿井通风的目的矿井通风系统是矿山地下开采的八大系统之一,通风的主要目的是为了井下作业人员提供安全舒适的工作环境,为此必须不断地向井下作业面供给新鲜空气,降低井下工作面的温度和排出粉尘及有毒有害气体。

22矿井通风网路特征矿井通风网路系统是一个庞大而复杂的动态系统,随着矿井生产布局和作业面的不断变化,对这个动态系统的运行状态产生影响并发生相应的变化。所以要使通风系统达到良好的通风效果,应根据矿井生产发展的需要及时对通风系统进行调整改造。

23确定风量、风压的原则及风机的选择目前国内工程技术人员设计矿井通风系统时,确定风量都是根据矿井的年产量和生产特点,取矿井同时作业的各工作面需要的最大风量和需要独立通风硐室的风量之总和,同时还考虑矿井漏风、生产不均衡以及风量调节不及时等因素,再乘以1.1~1.5的风量备用系数所得风量选取主风机,计算矿井通风总阻力时是选择一条摩擦阻力最大的通风线路,加上局部阻力、风机装置阻力、风流流到大气的出口动压损失及与风机风向相反的自然风压之总和,选取主风机。

我国从1953年开始,矿山地下开采使用机械通风,直到现在设计通风系统选择主风机时,一般都是1994用风机5'变频频调究设计工工工作3丨EleCCPuMshin考虑主风几的1务年限为15入长时间在工频条件下运行,导致过大的风机裕量,在15~20a时间内,主扇的风量、风压、转速、功率基本不变,造成很大的能源浪费。

2.4目前矿山井下作业班次和人员的安排人们随着物质和文化生活水平的提高,工人更加注意自己的身体健康,同时从安全上考虑都不愿上晚班,因此现在大部分矿山井下主要采、掘、爆破作业都是安排上白班,晚上只是少部分放矿、设备维修等其它辅助作业。井下作业人员都是集中在白天,而晚上井下作业人员很少。所以井下白天需要的供风量大大超过晚上的需风量。

2.5变频调速技术在矿井通风系统中的应用风机属平方转矩负载,转速n的变化,将引起电机转矩T和功率P的强烈变化。由流体力学理论可知,在只改变风机转速的条件下,风机流量与其转速一次方成正比:转速/mN―NQ,为风机的流量/m3.广;Q,为风机变速后的流量/m3、-.及时调整电机转速,主风机在通风网路中风量风压发生相应的变化。在通风系统建成的初期通风线路短阻力小需风量少;在通风系统形成的中期需风大通风阻力也相应大;当进入深部开采通风线路长阻力大需风量也大。根据三个不同的时期所需风量和通风阻力的大小,对主风机进行变频调速,使主风机与通风网路真正匹配。既能满足三个不同开采时期风量风压的要求。同时可提高有效风量率和主风机效率,更重要的是每年可节约大量的能源2.6分时段对主风机进行变频调速目前大部分矿山的井下采掘作业主要集中在白天进行,晚上只是进行放矿等少量的辅助作业,井下的生产工人少。针对这种作业时段,对通风系统的主风机进行变频调速。白天根据作业量的大小调至所需的风量,晚上自动调到保安风量的转速,使之既满足风量风压的要求又能达到节能的目的。例如水口山有色金属有限责任公司康家湾矿二号斜井主风机原配电机245kW,转速730r/min,因主风机的风量风压都不满足生产需要。若更换主风机损失近60万元,同时影响井下停产。最终确定主风机的机壳和叶轮都不变,更换一台355kW新电机,转速985r/min.新配电机后风量风压过大,造成能源浪费。于2005年1月份对该电机进行变频调速。根据井下生产的实际需要,全天分二个时段按不同转速运行。集中主要作业时间是7D0~19:00,主风机转速由985I'/min调到860r/min,运行功率为225.5功率与转速三次方成正比:由此可知,在矿井通风系统应用变频调速技术,kW.晚上(19D0~7:00)主风机的转速由860r/min降到500i/min运行功率46.康家湾矿井下通风系统二号斜井主风机改造变频调速后年耗能比较列于表1表1风机改造变频前后年耗能比较表编号项目输出功率/kW每天运行时间/h一年运行时间/d年能耗/kWli电费/元未改造前年耗能改造变频后年耗能此项年节能晚上未变频年耗能晚上变频后年耗能此项年节能共计年节能注:电费每度0.5元。

3结语矿井进入深部开采后,进风线路和回风线路都风,主风机功率也不断加,同时主风机与通风网路很难匹配,矿井通风能耗高,约占矿山用电20%~35%.要取得良好的通风效果和节能的目的。建议较长。阻力大5有的进、(回风线路均使I用多级机站通)(和通风防尘的要求,又能达到显著的节能效果,这一对主风机采用变频调速技术使主风机与通风网路真技术在非煤矿山井下通风值得推广和应用。

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