變頻節能技術在煤礦通風機中的應用分析

王明敏

【摘 要】 對于煤礦生產系統來說，通風系統的耗電量占有的比重是較大的，這樣就浪費了很多的資源，所以說很有必要探索通風系統中的節能技術。隨著變頻技術的逐漸成熟，變頻技術在煤礦生產過程中的應用越來越廣泛，在煤礦的通風系統中也逐漸引入了變頻節能技術，變頻節能技術在煤礦通風機中的應用，有效的改變了通風系統的運行狀態，并達到了為煤礦節能降耗的目的，促進了煤礦的和諧發展。

【關鍵詞】 變頻節能技術 煤礦 通風機 應用 分析

在煤礦巷道的通風系統在煤礦的安全生產中占有重要的位置。巷道通風能夠通暢直接關系著礦井中瓦斯的濃度，如果瓦斯濃度升高到一定的程度，就可能引發事故，危害礦井的安全生產。當前，在我國的煤礦企業中使用的通風機不論是數量上來說，還是從運行的效率上來講，通風機都屬于耗電量較嚴重的設備之一。不適合當前煤炭企業要求的節能減排發展的需要，這就要工程技術人員探索通風機的節能技術。據有關資料顯示，我國正在使用的通風機的數量達到數萬臺，功率從幾千瓦至幾百千瓦，最大的達到數千千瓦；但是在實際的運行中，真正運行的功率很少有能達到百分之七十的，通常都為百分之五十左右，還有的甚至僅僅達到百分之三十，因此說礦井的通風系統所消耗的電能占到全礦總消耗電能的3/10-2/5，有些礦井通風系統的消耗電能竟然占到全礦總消耗能量的1/2。所以說很有必要對礦井的通風機進行技術改造，從而提高礦井的經濟效益，研究探索通風機的節能技術有著重要的現實意義，本文重點分析變頻節能技術在煤礦通風機中的應用，這也是煤礦企業節能降耗的重要研究課題之一。

1 問題的提出

一直以來，煤礦在設備選型上往往采用具有較大功率的設備，這主要是由煤炭開采的具體情況所致。當煤礦機電設備全速運行時，電能得不到有效利用，從而造成嚴重的耗能問題。因此，應通過采取技術創新的措施，大大減少煤礦生產與運行的成本，從而最終使勞動生產效率得以提高，這也是煤礦企業必須面臨和解決的問題。

通風機可以看作礦井的“呼吸動力系統”，對于煤礦的正常生產工作具有重要意義。為使得地面新鮮空氣不斷進入礦井，并及時排出礦井中的有毒有害氣體，通風機一定要保持24小時不間斷工作。但隨著礦井生產工作的不斷推進，如掘進工作面等的延伸，整個礦井會需要更多的風量，這種情況下，就必須采用大功率通風機。此外，由于季節和溫度的不斷變化，礦井下的需風量也會發生變化，因此，應采取相應的調節措施。但煤礦在最初的通風機選型上是根據礦井設計需風量來進行的，所以，通風機的功率要比實際的軸功率大得多，這就形成了大馬拉小車或電能得不到有效利用問題。

由于礦井通風機一般具有較大的功率，所以，在通風機在全速工作過程中，若采取直接開啟電動機的方式，電網就會承受很大的沖擊，這會大大減少通風機的工作年限，也會對其他機電設備的正常工作造成一定的影響，所以，為防止通風機等其他設備出現上述問題，通風機必須采用軟啟動方式。在煤礦通風中，采用變頻調節技術，不但能夠實現通風機軟啟動，而且能夠大大降低通風機能耗。

2 變頻技術的優勢

2.1 啟動電流小，啟動平滑無沖擊

如果通風機啟動時直接使用工頻電源，則會產生較大的電流，這遠遠超過通風機的額定電流，這種電流帶來的沖擊有可能會損傷設備。在安裝變頻器后，可以實現軟啟動，可以有效防止電流對電網和其他設備造成的沖擊，從延長了通風機等設備的使用年限。

2.2 調速范圍廣，實現了風量的自動控制

如果采用工頻電流驅動時，只是依靠調節擋板來實現對風量的調節，通風機難以實現自動調節風量的要求。而在通風機上安裝變頻器后，可以實現對風量的有效控制。由于變頻調速具有較廣的范圍，所以可滿足不同的需風量。

2.3 節電效果突出，安全可靠

正是由于這一優勢，目前很多煤礦都采用了這一變頻節能技術。通風機在運行時往往是全速運行，一直處于高電壓和長時間工作狀態之中。再加上煤礦井下存在較多的工作區域，而每個工作區域的需風量是不同的，僅靠調節擋板不能很好地滿足各區域的需風量。而是用變頻節能技術，可以根據需風量，實現設備的自動調節，從而大大降低能耗，提高了安全性。

2.4 電動機的磁通保持一定，避免電機過熱

變頻器不僅能夠改變電機頻率，而且還可以實現對變頻器輸出電壓的控制，但在這一過程中，電動機的磁通不變，從而可以很好地防止因電機出現過熱而帶來的其他問題。

3 改造方案

常用的改造方案主要有以下兩種：第一，通過調節葉輪葉片角度以實現對風量的控制，這有利于生產工作，但存在較為嚴重的能耗問題；第二，將變頻器等設備裝置于通風機上，形成以風機為核心的調節系統，這樣可以結合實際情況合理調節風機功率，減少了人為操作量，但在初期需要投入較高的成本，盡管如此，這一方法已經有了一定規模的使用，這主要得益于其高效節能優勢，因此，采用方案二是比較合理的。

為使通風機達到最佳的工作狀態，必須合理安裝一定數量的風機葉片，并使葉片處于最合理的運行角度。然后，將變頻節能系統安裝于通風機上，變頻器會根據實際情況實現自動調速，為礦井供給適當的風量，同時也能實現最好的節能效果。最后，變頻器可使風機實現軟啟動，從而能夠很好地避免因電流過大而對電網產生較大的沖擊。

4 結語

總之，隨著各種機電設備的變頻調速技術已日臻完善，現在已經在許多工業企業得到推廣應用。盡管礦井井下的環境條件惡劣，但是經過工程技術人員的不斷努力已褥到改善，現在正在很多礦井的機電設備中應用此技術，并且提高了礦井的管理水平和經濟效益。特別是ZJT-30型隔爆兼本安智能變頻調速系統在局部通風機、水泵等礦山設備中，為礦井的發展發揮了重要的推動作用。自從在煤礦通風機上安裝了變頻器等設備后，礦級通風機能夠實現安全啟動，大大降低了能耗和成本，還可以結合需風量要求，實現有效調速，其在煤礦通風中獲得了良好的應用效果。

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