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合康HIVERT高压变频器在煤矿主通风机中的应用

摘要：本文主要介绍了国产高压变频器在煤矿主通风机中的应用情况。通过对高压电

机各种调速方式比较，选用功率单元串联多电平型高压变频器对主通风机进行调速改造。实

际应用情况表明，改造是成功的。

关键词：主通风机；轴流式；高压变频器；功率单元串联多电平；高效节能

一、概述

煤矿主通风机是矿井的四大主要设备之一，作为矿井主通风，它每天24h不停地运

转，是整个矿井的呼吸“”系统，称作矿工的第二生命。公司奉行安全第一、生产第二的理念，

无论在哪个矿井都把主通风机作为重中之重。由此对通风机的机械及电气部分的各项运行参

数及设备的工作稳定性都有极其严格的要求。因主通风机全年不停地运行，其电耗量较大，

平均电耗约占矿井电耗的15％。我矿采用的全部是轴流式主通风机，该类型风机采用交流

隔爆异步电机拖动。该类型风机传统的调节系统是根据风量所需的多少，靠调节叶片角度来

实现的，这种调节必须在风机停机时才能进行，只适合较长阶段的风量调节，调节起来也不

方便，可调范围也不大（一般一度为一单位），电机全速运行，节电不明显。另一种调节系

统是调节风机电机转速，通过比较变频调速的方法是异步电机最有发展前途的调速方法。变

频调速器作为一种新型的电力变换装置，已成熟地应用到工业生产的各个方面，不但启动容

易，节能效果显著，而且对电机保护功能齐全。因此，为保证矿井生产的安全，降低生产成

本，提高自动化程度，对矿井通风机的变频改造就成为势在必行的工程了。

我矿东风井的两台轴流式风机为航空工业沈阳发动机研究所风机厂的AGF606—2.442—1.2

—2风机；电机为西安西玛电机（集团）有限公司的Y6301—6型电机，功率为1600KW；起

动装置选用了湖北孝感市大禹电气有限公司的GSDQ系列水电阻起动装置。两台风机一用一

备，如果采用高压交流变频调速技术，由于两个电机的参数一样，可以由一台1000kW容量

的高压变频器控制两台电机，开环定速运行，风量风压控制在满足矿井的需要，能大大降低

能耗，减少维修工作量。我矿2010年8月，对东风井风机启动装置进行了加装高压变频器

调速装置工作，使北京合康亿盛公司合作研制的主通风机高压变频调速装置在六矿东风井投

入运行，效果良好。

二、利用高压变频器的优势

东风井风机原来使用的水电阻启动风机装置与现在高压变频调速装置相比，存在很多

弊端；首先是启动电流相对较大，会降低整个装置的使用寿命；其次，水电阻柜内的液体会

减少，每隔段时间需要补充水电阻液，水电阻液的阻值有一定要求，所以每次需要配电阻液

的阻值，费很长时间；另外，调整风量时，需要停风机调整风叶角度，反风时，先停风机，

再让风机反转，非常麻烦。使用变频器启动风机时，调整变频器频率，让风机在非常小的转

速下启动，启动电流很小，不会对设备造成损害，井下需要多大的风量，我们可以操作变频

器上频率调节按键实时调节风机转速，调节风量；反风时，我们可以直接调整频率就可使风

机反转，非常方便、省时、安全；另外使用变频器最大的优点就是节能，我们把风叶角度调

整到最大，就可在较小频率、风机较小转速的情况下满足供风要求，节能在20%以上，节

能效果非常明显。

用高压变频调速装置对风机的拖动电机供电，通过改变频率，调整风机的转速，用降

速的办法来降低风量，直至满足矿井需要。用一套高压变频调速装置，通过切换开关，可以

分别拖动两台风机，具有一拖二功能。如高压变频调速装置出现故障，发出报警，可切换到

工频运行，保证风机不停风，不影响矿井通风。高压变频器采用单元串联多电平方式，谐波

成分小，功率因数高。

通过高压变频调速装置，风机可以根据矿井通风需要随时调速运行，使风机始终运行在高效

区。采用计算机进行过程控制，安全可靠，维护量小。国产高压变频调速技术在矿井大功率

通风机上的首次应用，具有其应用的特殊性，通风机停机10分钟即为重大事故，因此对变

频器的可靠性及系统的安全性设计要求很高。。通风机为一用一备，为了节省投资，采用切

换柜使变频器能在两台风机之间切换，实现一拖二功能。变频器与计算机之间的通讯，采用

RS485隔离端口MODBUSRTU通讯规约，实现计算机对变频器的监视和控制。图一是风

机供电系统图。

三、高压变频调速系统原理

1、系统结构

HIVERT系列高压变频器采用交-直-交直接高压（高-高）方式，主电路开关元件为IGBT。

由于IGBT耐压所限，无法直接逆变输出6kV，而因开关频率高、均压难