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

杜燕濤

摘? ?要：在煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中，礦用通風(fēng)機(jī)作為重要的機(jī)電設(shè)備，具有較長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間、較大的運(yùn)轉(zhuǎn)功率以及嚴(yán)重的設(shè)備磨損等缺點(diǎn)，其耗電量在全礦用電總量中占有較大比重，不僅浪費(fèi)了很多的資源，而且增加了生產(chǎn)的成本。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，變頻技術(shù)因其特有的優(yōu)勢(shì)得到了廣泛應(yīng)用，其具有較高的調(diào)速效率、可靠的使用性能以及較低的應(yīng)用成本，被逐漸引入煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)中，起到了降低生產(chǎn)成本和穩(wěn)定設(shè)備狀態(tài)的重要作用。文章圍繞變頻調(diào)速節(jié)能原理，詳細(xì)分析了變頻技術(shù)在通風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的優(yōu)勢(shì)以及應(yīng)用技術(shù)，以期能為有關(guān)方面提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：變頻節(jié)能;煤礦生產(chǎn);通風(fēng)機(jī)

在煤礦井下生產(chǎn)過(guò)程中，通風(fēng)機(jī)作為基礎(chǔ)性機(jī)電設(shè)備，其不僅可以為礦井人員提供充足的空氣，而且還能凈化井下的環(huán)境，使礦井生產(chǎn)的安全性得到大幅提升。但是在實(shí)際的運(yùn)行中，礦井通風(fēng)系統(tǒng)消耗的電能竟然占到全礦總消耗能量的1/2，變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用能夠有效改善用電情況，減少資源浪費(fèi)，從而提高礦井的經(jīng)濟(jì)效益。

1? ? 通風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能原理

在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中，礦用通風(fēng)機(jī)作為重要的機(jī)電設(shè)備，不僅關(guān)系著風(fēng)量供需，而且影響著井下空氣質(zhì)量，相當(dāng)于礦井的“肺臟”，每時(shí)每刻讓新鮮空氣在井下巷道中循環(huán)。作為井下安全生產(chǎn)的重要保障，通風(fēng)機(jī)受到煤礦各個(gè)部門的重視。一般情況下，煤礦技術(shù)人員會(huì)根據(jù)礦井最大風(fēng)量來(lái)合理設(shè)計(jì)通風(fēng)機(jī)的容量，從而確保正常的輸送風(fēng)量。目前，大部分老礦井都是使用直接起動(dòng)工頻運(yùn)行的通風(fēng)機(jī)，該通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)風(fēng)量的主要方式是將風(fēng)門或葉片關(guān)閉的方式，而且通風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期處于欠載運(yùn)行狀態(tài)，這種調(diào)節(jié)方式不僅存在較大調(diào)節(jié)誤差，而且嚴(yán)重浪費(fèi)電能資源，使礦井生產(chǎn)成本大幅增加，壓縮了利潤(rùn)空間。根據(jù)流體力學(xué)比例定律而研制出的變頻技術(shù)能夠根據(jù)風(fēng)量的需求合理調(diào)整轉(zhuǎn)速，使通風(fēng)機(jī)時(shí)刻保持節(jié)能高效的運(yùn)行狀態(tài)。變頻調(diào)速技術(shù)采用交-直-交電源變換技術(shù)，避免設(shè)備短時(shí)間內(nèi)重復(fù)地開(kāi)停，很大程度上降低了通風(fēng)機(jī)的能耗、噪音和溫度。將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于礦用通風(fēng)機(jī)中，能夠在井下通風(fēng)量滿足生產(chǎn)需求時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)的電機(jī)功率，從而降低風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，避免電能浪費(fèi)，提高作業(yè)工效，以此達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2? ? 變頻技術(shù)在通風(fēng)機(jī)中運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)

（1）具有較小的啟動(dòng)電流。傳統(tǒng)的礦用通風(fēng)機(jī)啟動(dòng)電流較大的重要原因是啟動(dòng)過(guò)程中使用的工頻電源，瞬時(shí)啟動(dòng)電流大幅超出設(shè)備的額定電流，從而對(duì)設(shè)備造成一定沖擊和損傷。將變頻器安裝在通風(fēng)機(jī)以后，能夠減少瞬時(shí)高電流產(chǎn)生沖擊，實(shí)現(xiàn)設(shè)備軟啟動(dòng)，減少對(duì)零部件的損壞，從而使機(jī)電設(shè)備的使用壽命得到延長(zhǎng)。

（2）具有明顯的節(jié)電效果。通風(fēng)機(jī)通風(fēng)量傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式一般為電氣調(diào)節(jié)或機(jī)械調(diào)節(jié)，這兩種方式需要較大的電能消耗，造成嚴(yán)重的電能浪費(fèi)。與此同時(shí)，常用通風(fēng)機(jī)在不停機(jī)的情況下往往處于全速運(yùn)行狀態(tài)，不僅造成設(shè)備零部件的磨損，而且長(zhǎng)期處于高電壓的工作狀態(tài)。煤礦井下布局復(fù)雜，往往多個(gè)工作區(qū)域同時(shí)作業(yè)，這些區(qū)域所需的風(fēng)量也各不相同，各區(qū)域的入風(fēng)量?jī)H靠調(diào)節(jié)擋板無(wú)法滿足實(shí)際需求。

（3）具有較廣的調(diào)速范圍。當(dāng)采用工頻電流對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)風(fēng)量則只能依靠擋板的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通風(fēng)機(jī)無(wú)法滿足風(fēng)量自動(dòng)調(diào)節(jié)的要求。而將變頻器安裝在通風(fēng)機(jī)上后，能夠根據(jù)井下環(huán)境和通風(fēng)量的變化，有效控制風(fēng)量。由于變頻調(diào)速技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行高效以及安全性能良好等特點(diǎn)，因此，具有較廣的應(yīng)用范圍，能夠在不同地點(diǎn)和時(shí)段滿足不同的需風(fēng)量。

（4）具有較好的風(fēng)機(jī)降噪。在礦用通風(fēng)機(jī)中應(yīng)用變頻技術(shù)，不僅能夠使設(shè)備的使用壽命得到延長(zhǎng)，而且能夠使風(fēng)機(jī)噪音大幅降低，從而給井下工作人員提供一個(gè)較為安靜的環(huán)境。通風(fēng)機(jī)若長(zhǎng)期處于全速運(yùn)行狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，而變頻技術(shù)的應(yīng)用能夠根據(jù)井下實(shí)際情況對(duì)風(fēng)機(jī)功率進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，功率的下降能夠使設(shè)備噪聲明顯降低。

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

（1）選擇合適的變頻器。變頻調(diào)速技術(shù)的主要設(shè)備是變頻器，因此在選擇變頻器需要綜合考慮功率和風(fēng)量。通風(fēng)設(shè)備變頻電控系統(tǒng)的基本構(gòu)造包括控制系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)等，高壓變頻器的變換技術(shù)采用的是交-直-交的方式，能夠達(dá)到風(fēng)機(jī)負(fù)載要求，滿足設(shè)備運(yùn)行需求。變頻器還可采用的高壓變頻器直接進(jìn)行輸入、高壓直接輸出的電壓源方式。

（2）選擇合適的安裝位置。將變頻器等設(shè)備裝置于通風(fēng)機(jī)上，形成以風(fēng)機(jī)為核心的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這樣可以結(jié)合實(shí)際情況合理調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)功率，減少人為操作量，雖然在初期需要投入較高的成本，但是在投入使用后具有高效節(jié)能優(yōu)勢(shì)。為使通風(fēng)機(jī)達(dá)到最佳的工作狀態(tài)，必須控制風(fēng)機(jī)葉片的數(shù)量，并使葉片處于最合理的運(yùn)行角度。變頻器會(huì)根據(jù)通風(fēng)情況實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速，為礦井供給適當(dāng)?shù)娘L(fēng)量，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)最好的節(jié)能效果。

（3）選擇適當(dāng)?shù)娘L(fēng)量調(diào)節(jié)方式。在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，必須要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)工況，所以，礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)與風(fēng)量需求并不是固定的。風(fēng)機(jī)屬于平方轉(zhuǎn)矩類負(fù)載，所以可以選擇與風(fēng)機(jī)水泵使用相匹配的通用型變頻器。通常在選擇變頻器時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮主扇風(fēng)機(jī)電機(jī)的額定電流，并且其電壓等級(jí)應(yīng)當(dāng)與電動(dòng)機(jī)以及電源額定電壓要求相符。需要注意變頻機(jī)運(yùn)行頻率不可過(guò)低，避免電動(dòng)機(jī)溫度異常。

（4）選擇科學(xué)的變頻系統(tǒng)方案。礦井可使用雙變頻系統(tǒng)，每臺(tái)變頻器回路增加旁路系統(tǒng)從而構(gòu)成雙變頻“一用多備”的方式。變頻系統(tǒng)的特點(diǎn)主要有：選擇一臺(tái)風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行，另一臺(tái)變頻系統(tǒng)作為備用系統(tǒng);如果一臺(tái)變頻器出現(xiàn)故障，那么通風(fēng)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)切換到備用的變頻器系統(tǒng)上，這時(shí)，原本故障的風(fēng)機(jī)就能自動(dòng)切換到工頻旁路系統(tǒng)成為備用系統(tǒng)。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

將變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于通風(fēng)機(jī)中，不僅能夠延長(zhǎng)電機(jī)的壽命，而且能夠改善值班人員的工作環(huán)境，同時(shí)能夠節(jié)省大量的電能消耗。煤礦機(jī)電技術(shù)人員要積極應(yīng)用變頻技術(shù)，加強(qiáng)設(shè)備技術(shù)改造，優(yōu)化作業(yè)流程，使礦用通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率大幅提升，從而降低煤礦生產(chǎn)成本，開(kāi)源節(jié)流，提質(zhì)增效，為礦井高質(zhì)量發(fā)展提供重要保障。

[參考文獻(xiàn)]

[1]朱圣鋒，鄭一帆.變頻技術(shù)在堆礦通風(fēng)機(jī)控制系純中的設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].信息通信，2011（5）：201-202.