淺析煤礦主要通風機節能控制技術改造

摘 要：煤礦通風機在煤礦生產過程中有著重要的地位，合理地使用該機械能夠確保煤礦工作人員的生命安全。結合自身工作經驗，根據煤礦通風機運行效率差、電耗多等問題，以某礦為實例，提出了通風機及其電控系統改造的三種方案，在進行技術經濟效果對比后，確定了最后的通風機與通風機電控系統控制方案。技術改進投入實施后，取得了極好的技術經濟效果。

關鍵詞：煤礦通風機；節能；改造；技術經濟效果

1 煤礦概述

某礦井使平硐-斜井聯合開拓，通風手段是中央斜井進風，東、西兩翼風井進風的中央對角抽出式通風系統。方式。礦井設置了兩臺軸流式通風機，通常情況下一臺正常運轉，另一臺作為備用備，且應定期倒用。為了確保機器的正常使用和交替運轉，機器的型號、規格都應確保一致，使用的控制辦法是低壓自耦變壓器降壓啟動模式，具體參數如表1顯示。

隨著礦井開采的持續進行，其所需要的風量比之前有了一定的上升，大約為100m3/s，當一采區3號煤層和下組煤的某些煤層共同進行開采之際，礦井初期負壓與中期負壓都會上升一定水平，大致為1600Pa與2500Pa。當下組煤和3采區的煤層共同實現開采之際，初期負壓達到1600Pa，最嚴重的時候，通風負壓大致是3200Pa。同時，通風機運行效率過低，電耗太高。通過對上文的探討，當下所使用的通風機已經無法滿足礦井生產的實際需求，因此對于通風機的改造是意義重大的。

2 改造方案

2.1 主要風機改造方案

作者在參考了礦井通風的具體情況后，根據對主風機的改造需求，確定了以下幾種方案。

（1）方案一：以功率為2X185千瓦的電機取代原本功率是

2X132千瓦的電機，對通風機輪弧與電機基座實施合理改造，并且讓舊有的軸流式通風機繼續工作。按照礦井的進一步發展需求，計算其具體需風量。同時，以此為參照，確定通風機的運行角度為垂直角度的一半，這樣就可以實現風量的最大化，使得通風機在低效區運轉，防止其效率低于百分之八十，確定使用時間為6a。在服務年限到期以后，下組煤的開采大體上完成了。因此，在三采區的開拓和開采工作進行之際，通風機大體上是沒有辦法尋找到運行工況點的。

（2）方案二：使用功率為2X250千瓦的電機取代舊有電機，并且對電機基座展開改造，對輪轂實施加工，提升葉片片數，確定是32片，依舊使用的通風機機殼。通風機的運行角度偏大，風量逼近最大數值，運轉初其效率偏低，到中后期時效率就有顯著提高，服務年限最多為25a。25a以后，需要繼續對通風機進行改造。

（3）方案三：直接使用FBCDZ-No24型號通風機來取代原先使用的通風機，該通風機的運轉效率較高，節能效果優秀，同時對電機進行改造，采用功率2X250千瓦的電機取代原先使用的電機，并設置于原先的位置。在經過科學的計算與探究后，能夠有效地達到礦井不同時期的通風需求。

2.2 主要通風機供配電和電控系統改造方案

按照礦井通風設備等相關情形，作者編制了以下幾種主要的通風機電控系統改造方案。

2.2.1 對工業廣場變電所實施改造

（1）通風機使用低壓供電：先確定工業廣場變電所的負荷與變壓器室的所占實際空間，同時作為參照以兩臺都是S13-630/10型電力變壓器取代原先使用的變壓器。為了達到高效變壓器室散熱的目的，在變壓器室設置自動控制軸流風扇，對進線柜低壓斷路器整定值實施對應的調整。

（2）通風機采取高壓配電的方式：以功率為2X250千瓦的電機取代原先的電機，此電機為高壓電機，電壓是10kV，需要增加設置一套高壓配電設備，拓寬高壓配電室，所需費用大致達到150萬元人民幣。

2.2.2 通風機的控制辦法主要有三種方案

（1）自耦變壓器降壓啟動控制手段。利用該辦法進行啟動機器，能夠較好地防止電動機啟動電流時，對輸電網絡造成的沖擊，由此在短時間內實現額定轉速的目的，也可以通過人工操作的渠道來對電動機停止的展開控制，另外，控制系統還可以達到短路保護等相關功能。而通風量的調節則可以由對葉片角度控制來完成，電機在額定轉速的條件下運作下，其節電效果是較差的。作者計算后認定，設備購置的花費在50萬元上下。

（2）工、變頻控制手段。使用控制柜，總共五臺，其中工頻與變頻的控制柜都是兩臺，最后一臺是運行控制柜，其控制手段是PLC，這五臺控制柜都設置于控制室中。工頻啟動與變頻啟動都不會相互干擾，如果其中一種啟動手段無法正常運轉，那么就能自動轉換為另外一種控制手段，達到在故障情況下通風機正常運轉的目的。設備購買的花費在120萬元上下。

（3）變頻控制手段。變頻與PLC系統各自控制著兩臺通風機。控制系統具備了持續監測與自動化程度高的特點，倘若檢測到了超溫信號，就能自動發出警報信息。通風機能夠達到軟啟動的效果，從而實現了較好的節能效果。設備購買的費用在120萬元左右。通風機控制系統采取高壓變頻控制系統，通風機電控系統的自動化程度較高，節電效果優良，不過成本花費高，在250萬元上下。

3 改造方案選擇

3.1 通風機改造方案確定

通過對三個方案的比對，作者認為方案一、二，通風機都面臨著工作效率較差的問題，需要進一步進行改造，其支出的成本較高。方案三只需要使用新的通風機取代原先的通風機就行，最關鍵在于，更換的新的通風機的運行特點可以較好地達到礦井不同生產階段的通風需求，具備了風量大、風壓高的優勢。新的通風機由于采用了先進的技術，具備了效率高、噪聲低等優點，有著極好的節能效果，在工作時能夠確保工人安全。因此，通風機的改造確定采取方案三。

3.2 通風機電控系統控制方案確定

作為低壓控制系統，方案一通風機電控系統的改造能夠在系統檢修的同時展開。此外，為其配套變頻控制技術，對通風機的開關進行合理控制，能夠有效地加強系統的自動化，從而實現通風機的高效運轉，通風機的啟動手段轉換成軟啟動，由此達到了電能消耗減少的目的。方案二確定為高壓控制系統，另外還要拓寬原先的配電室，無疑增加了成本支出。方案三確定了高壓變頻控制手段，要求較多的先期資本投入。從全局出發來看，選擇方案一作為通風機電控系統控制方案的成本支出最低，最適合在煤礦生產中采用。

4 應用效果分析

改造后的通風機和電控系統在運轉后，獲得了較好的技術經濟效果。通風機結構設計不復雜，穩定性良好，方便日常維修。在專門的隔流腔中設置了電機，所以，通風機電機的通風散熱系統有著不錯的獨立性，可以盡可能防止通風機風道中的易爆氣體泄露，安全性能好。改造后，通風機一年能夠節約電能50萬度左右，電費就能省下約30萬元。

參考文獻

[1]孟量地，孟春.礦井通風機安裝使用管理問題及措施[J].中國新技術新產品，2013（3）.

[2]劉賓，路慶彬.淺析礦井通風機的節能調節[J].科技創新導報，2012（0）.

[3]朱新明.礦井通風機的常見故障及消除方法[J].新疆有色金屬，2005（S1）.

[4]張廷順.礦井運轉通風機性能測定方法[J].焦作工學院學報（自然科學版），2001（6）.