變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

王姝荔 沈陽風(fēng)機(jī)廠有限公司

一、在煤礦主通風(fēng)機(jī)上應(yīng)用變頻技術(shù)的意義

相較于傳統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)方法，煤礦中主通風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)的應(yīng)用，能有效達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。尤其是在變頻器三相輸出電壓波形處理過程中，異步電動機(jī)的電流能形成高次諧波，引起電動機(jī)自身的損耗，因此，借助高效低耗的電動機(jī)，可在一定程度上減少繞組銅損和鐵芯損耗問題，確保中間變壓過程得到有效處理。值得一提的是，在變頻裝置應(yīng)用后，當(dāng)電壓的波動幅度范圍控制在 -30%～+15%之間時。依舊能夠滿足系統(tǒng)構(gòu)架的平穩(wěn)搭建，確保通風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，滿足節(jié)能要求。

二、變頻技術(shù)在通風(fēng)機(jī)的應(yīng)用中應(yīng)考慮的因素

（一）能源的節(jié)約

節(jié)能減排，降低能耗是目前國家提出的硬性指標(biāo)，將變頻技術(shù)應(yīng)用在通風(fēng)機(jī)中是降低能耗的關(guān)鍵問題。因此，在選擇相應(yīng)的變頻設(shè)備時，就應(yīng)選擇直供式的變頻設(shè)備，并檢查變頻設(shè)備的電壓是否與供電電壓一致，這樣能更好的提高整套設(shè)備的匹配度。變頻設(shè)備的選用，還應(yīng)考慮其是否對高次諧波具有抑制作用，避免其在使用中影響其他設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。變頻設(shè)備作為煤礦生產(chǎn)中的重要設(shè)備，其運(yùn)行安全性在一定程度上影響著整個系統(tǒng)的安全質(zhì)量。因此，對于變頻設(shè)備的選擇，還應(yīng)考慮其在使用時是否受正常電壓波動的影響，倘若受影響較大，就應(yīng)避免對其使用，否則就會給整個井下電網(wǎng)運(yùn)行帶來影響。為了避免變頻設(shè)備在使用時出現(xiàn)鐵芯損害等問題，就應(yīng)選擇使用能耗低、效率較高的變頻設(shè)備，充分的發(fā)揮其使用性能，以此來為礦井生產(chǎn)活動的安全性提供一個良好的環(huán)境。

（二）可靠安全性能

為了提高變頻通風(fēng)設(shè)備的安全可靠性能，在設(shè)置變頻設(shè)備的工作頻率時，就可設(shè)置相應(yīng)的負(fù)頻率，確保發(fā)揮出變頻設(shè)備的使用性能。此外，還應(yīng)根據(jù)風(fēng)壓和流量的數(shù)值，對通風(fēng)機(jī)的葉片角度進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，提高變頻通風(fēng)設(shè)備的使用安全性。在井下，還應(yīng)定期的開展反風(fēng)演習(xí)工作，避免出現(xiàn)緊急情況下通風(fēng)機(jī)不能正常工作的情況。此外，工作人員還應(yīng)定期的檢查通風(fēng)機(jī)設(shè)備的使用情況，確保井下的流量正常，為后期維修和保養(yǎng)工作的展開奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

三、變頻節(jié)能原理

變頻節(jié)能的原理是通過改變通風(fēng)機(jī)設(shè)備的運(yùn)行轉(zhuǎn)速從而起到調(diào)節(jié)作用，其中主要采用的三種方式有：調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率、電動機(jī)極對數(shù)或風(fēng)機(jī)電源初始的固有頻率值。實(shí)操中，通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)電源初始頻率值能夠很好的達(dá)到通風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的目的，該方法較為簡單便捷，且采用該方法還能對風(fēng)機(jī)流量進(jìn)行平移調(diào)整，在一定范圍內(nèi)增大流量區(qū)。依據(jù)流體力學(xué)的固有定律可知，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)動速率方面發(fā)生改變時，與之相對應(yīng)的流量、壓力、功率、密度及轉(zhuǎn)速間的相關(guān)性被定義為：流量和轉(zhuǎn)速成一次方正比例關(guān)系，壓力和轉(zhuǎn)速二次方成正比例關(guān)系，軸功率和轉(zhuǎn)速三次方成正比例關(guān)系。由此得出，若實(shí)際工況所需的流量低于電動機(jī)功率所輸出的最大流量時，可通過降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速便可促使與之相對應(yīng)的功率依據(jù)轉(zhuǎn)速三次方的規(guī)律顯著下調(diào)。因而，將變頻調(diào)節(jié)技術(shù)應(yīng)用到通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中，可以滿足同一環(huán)境下，不同工況的需求，從而達(dá)到良好的節(jié)能降耗效果。

四、改造方案

要想解決煤礦通風(fēng)機(jī)設(shè)備電能過耗的問題，達(dá)到理想的節(jié)能目標(biāo)，就必須采用變頻節(jié)能技術(shù)，全方位開展項(xiàng)目改造工作。一般而言，進(jìn)行礦用通風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造可選方案相對靈活，各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)所達(dá)到的節(jié)能效果也不盡一致。目前較為常用的煤礦通風(fēng)節(jié)能技術(shù)主要是改變通風(fēng)機(jī)機(jī)型、改造管路設(shè)計、調(diào)節(jié)運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行改造處理。

為達(dá)到較為理想的節(jié)能效果，較為可行的方案是對通風(fēng)機(jī)的工作區(qū)間做出自動化調(diào)整，可選用的方法有：1.改變通風(fēng)設(shè)備入口阻力，節(jié)流調(diào)節(jié)。節(jié)流調(diào)節(jié)大多是在通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持恒定的狀態(tài)下進(jìn)行的，通過改變?nèi)肟谡{(diào)節(jié)閥的角度來控制進(jìn)口阻力，進(jìn)而來調(diào)整其曲線，達(dá)到對流量的控制。通過具體分析發(fā)現(xiàn)，采用該方法，實(shí)操控制力差，效果并不顯著；2.采用液力耦合器進(jìn)行通風(fēng)設(shè)備運(yùn)行速度調(diào)節(jié)。在電動機(jī)保持穩(wěn)定轉(zhuǎn)動速度的狀態(tài)下，利用對耦合器泵輪及渦輪轉(zhuǎn)動速度的調(diào)節(jié)達(dá)到對通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)控，其原理是通過液體傳導(dǎo)扭矩來實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)表明采用這一種方法可達(dá)到一定的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)控效果，有著較為普遍的應(yīng)用性。然而伴隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，此項(xiàng)技術(shù)因其所存在的占地面積大、調(diào)速效果有限等不足而逐漸被新型技術(shù)所取代；3.應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)。和上述兩種較常用到的調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度方法相比，這項(xiàng)技術(shù)不僅應(yīng)用效果顯著且有著較高的成熟度，是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)煤礦通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度精準(zhǔn)調(diào)控的有效方法，可達(dá)到較為顯著的節(jié)能降耗效果。且此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用還具有典型的低成本特點(diǎn)，其關(guān)鍵是基于原基礎(chǔ)新增加了變頻器，在確保不新增額外成本費(fèi)用的基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)對通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的有效調(diào)節(jié)，因此在當(dāng)前的煤礦生產(chǎn)作業(yè)過程中這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用已十分廣泛。目前，變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)在煤礦通風(fēng)機(jī)的節(jié)能方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用，已成為井下作業(yè)生產(chǎn)通風(fēng)供給最常用到的一項(xiàng)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了對整體煤礦通風(fēng)系統(tǒng)自動化水平的全面提升，降低了勞動強(qiáng)度。

結(jié)束語：不斷的將變頻節(jié)能技術(shù)運(yùn)用在煤礦通風(fēng)機(jī)中，對于有效的促進(jìn)煤礦生產(chǎn)活動安全性的展開以及實(shí)現(xiàn)能源資源的有效節(jié)約都具有至關(guān)重要的作用。因此，我們應(yīng)首先認(rèn)識與了解通風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)節(jié)能原理和變頻技術(shù)在通風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的重要作用，進(jìn)而將變頻節(jié)能技術(shù)高效的應(yīng)用在煤礦的通風(fēng)機(jī)中，這樣就能提高整個煤礦生產(chǎn)的安全性。