11 隧道通风风机变频控制节能技术.doc

PAGE PAGE 1 隧道通风风机变频控制节能技术 1 前言 1.1 风机变频技术概况 隧道施工一般为多作业面、多工序交替作业。施工中，由于钻孔、爆破、装碴、喷射混凝土等工序，以及内燃机械的废气排放等会产生大量的有害气体、粉尘,并导致气温升高。施工中必须向洞内供给新鲜空气，以改善隧道施工作业环境,保障施工作业人员的身体健康和施工装备正常运转，实现安全生产。 隧道通风方案,通常按照掘进通风中最大新鲜空气需求量选择风机,然而在掘进工作面较短的情况下,掘进通风机仍以较大功率运行,造成了极大的能源浪费。现有隧道施工用轴流式通风机，少数采用了变频控制技术，当需要对风机供风量进行调整时，必须在变频控制柜面板上对外接电源频率进行手动操作（即“本地操作”），如果通风机和控制柜安装在距离隧道口一定距离处，工序转换时需要改变风量甚至停止风机时，由于交通等方面的原因，通风机可能一直在满负荷状态下工作，变频功能得不到正确使用；另外，上述手动操作对象（频率值）为连续按键设置，而不是一键操作，不利于值班人员的快速选用。根据石林隧道进口端通风机进洞运行的要求，通过对通风机变频器自动控制和远程控制技术的研究,使隧道通风机因采用变频技术而获得了显著的节能效果,具有良好的经济效益和广泛的应用前景。 1.2风机变频节能的基本原理 通风机的输出风量由其转速决定，而通风机是由电动机驱动的，即电动机的转速决定了风机的输出风量。因此通过改变电动机的转速就可以实现对风机输出风量的调节。 由电机理论可知, 交流异步电动机的转速与电源频率成正比，与电动机极对数成反比，由下式确定： 式中：n —异步电动机的转速； f —电动机的电源频率； s —电动机转差率； p —电动机磁极对数。 由上式可以看出，通过调节电动机交流电源频率（f），可以实现对电动机转速（n）的调节。采用电动机变频调速技术，并采用恰当的控制方式，就可以方便地实现根据不同工况所要风量而改变风机输出风量，从而达到节约能源的目的。 2.隧道通风变频控制技术的主要特点 1）石林隧道进口通风机变频控制技术采用本地（变频器控制柜）操作和远程操作，远程操作控制器安装在隧道进口值班室内，使操作调节更方便。 2）以作业面风速传感器采集的风速为反馈信号，与控制器（触摸屏）上设定的风速进行比较，从而实现对风机风速的自动控制。 3）在确认通风机电源频率为50Hz，而电机非全功率运行时，可以设置电源频率在一个比较合理的频率范围（如30～40Hz）内长期工作，以取得良好的节能效果。 4）电机启动可以实现软启动，避免了工频启动对电网和电机的冲击，有效降低电机和机械部分的工作强度，延长设备使用寿命和检修周期。 5）具有多种安全的保护功能，故障率低。 6）可在原有通风机控制柜基础上进行老旧设备改造。 3.适用范围 该通风机变频控制技术适用于隧道、巷道掘进过程中的通风机节能控制。 4.主要引用标准 《铁路隧道施工技术指南》（TZ204-2008）、《变频电机用G系列冷却风机技术规范》（GB/T 22712-2008）、《风机泵类负载变频调速节电传动系统及其应用技术条件》(GB\T21056-2007)、《一般用途轴流通风机技术条件》（JB／T10562—2006）、《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》（GB50275-98）、《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）。 5.风机变频工作系统布置方法 隧道通风风机变频工作系统布置形式如图1。 隧道通风风机变频工作系统，包括控制系统和通风系统（轴流式通风机风管）两部分。其中，控制系统主要由变频控制柜、风速传感器、传感器测控箱、触摸屏控制台等构成。 1）变频控制柜与通风机连接，控制柜在通风机附近择址安装，并适当支垫（图2）。安装在隧道内部时，要求安装位置不能在凹坑或狭窄区域内，且上方不漏水、无危石掉落、空气流动、粉尘可控。 图1风机变频工作系统布置示意图 2）风速传感器和传感器测控箱安装在开挖面附近。风速传感器宜安装在通风管出口端1m范围内，可利用风管的悬挂锚杆或铁线对传感器进行固定（图3），传感器采集口宜靠近通风管中部，以获得较为稳定的供风流动速度。测控箱与传感器之间有约90m电缆线固定相连，测控箱可悬挂在隧道边墙一侧，距离掌子面以爆破飞石不会损坏箱体为准。 3）触摸屏控制台安装在隧道口值班室内，配置专业技术人员作为管理员，值班室值班人员进行操作管理。 图2变频控制柜在隧道内安装 图3传感器在峒顶被固定 6.变频控制操作要点 6.1启动前的检查 1）检查确认所有主回路端子与导线冷压端子必须牢固连接，确认变频控制柜中的刀闸处于变频器输出侧位置。 2）确认系统输入电压符合系统要求。 3）在变频控制柜中对主断路器进行合闸操作