變頻節能技術在煤礦通風機中的應用

杜燕濤

摘? ?要：在煤礦生產系統中，礦用通風機作為重要的機電設備，具有較長的運行時間、較大的運轉功率以及嚴重的設備磨損等缺點，其耗電量在全礦用電總量中占有較大比重，不僅浪費了很多的資源，而且增加了生產的成本。隨著科學技術的不斷進步，變頻技術因其特有的優勢得到了廣泛應用，其具有較高的調速效率、可靠的使用性能以及較低的應用成本，被逐漸引入煤礦的通風系統中，起到了降低生產成本和穩定設備狀態的重要作用。文章圍繞變頻調速節能原理，詳細分析了變頻技術在通風機運行中的優勢以及應用技術，以期能為有關方面提供借鑒和參考。

關鍵詞：變頻節能;煤礦生產;通風機

在煤礦井下生產過程中，通風機作為基礎性機電設備，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境，使礦井生產的安全性得到大幅提升。但是在實際的運行中，礦井通風系統消耗的電能竟然占到全礦總消耗能量的1/2，變頻節能技術的應用能夠有效改善用電情況，減少資源浪費，從而提高礦井的經濟效益。

1? ? 通風機變頻調速節能原理

在煤礦通風系統中，礦用通風機作為重要的機電設備，不僅關系著風量供需，而且影響著井下空氣質量，相當于礦井的“肺臟”，每時每刻讓新鮮空氣在井下巷道中循環。作為井下安全生產的重要保障，通風機受到煤礦各個部門的重視。一般情況下，煤礦技術人員會根據礦井最大風量來合理設計通風機的容量，從而確保正常的輸送風量。目前，大部分老礦井都是使用直接起動工頻運行的通風機，該通風機調節風量的主要方式是將風門或葉片關閉的方式，而且通風機長期處于欠載運行狀態，這種調節方式不僅存在較大調節誤差，而且嚴重浪費電能資源，使礦井生產成本大幅增加，壓縮了利潤空間。根據流體力學比例定律而研制出的變頻技術能夠根據風量的需求合理調整轉速，使通風機時刻保持節能高效的運行狀態。變頻調速技術采用交-直-交電源變換技術，避免設備短時間內重復地開停，很大程度上降低了通風機的能耗、噪音和溫度。將變頻調速技術應用于礦用通風機中，能夠在井下通風量滿足生產需求時，自動調節通風機的電機功率，從而降低風機的轉動速度，避免電能浪費，提高作業工效，以此達到節能降耗的目的。

2? ? 變頻技術在通風機中運行的優勢

（1）具有較小的啟動電流。傳統的礦用通風機啟動電流較大的重要原因是啟動過程中使用的工頻電源，瞬時啟動電流大幅超出設備的額定電流，從而對設備造成一定沖擊和損傷。將變頻器安裝在通風機以后，能夠減少瞬時高電流產生沖擊，實現設備軟啟動，減少對零部件的損壞，從而使機電設備的使用壽命得到延長。

（2）具有明顯的節電效果。通風機通風量傳統的調節方式一般為電氣調節或機械調節，這兩種方式需要較大的電能消耗，造成嚴重的電能浪費。與此同時，常用通風機在不停機的情況下往往處于全速運行狀態，不僅造成設備零部件的磨損，而且長期處于高電壓的工作狀態。煤礦井下布局復雜，往往多個工作區域同時作業，這些區域所需的風量也各不相同，各區域的入風量僅靠調節擋板無法滿足實際需求。

（3）具有較廣的調速范圍。當采用工頻電流對通風機進行驅動時，調節風量則只能依靠擋板的調節來實現，通風機無法滿足風量自動調節的要求。而將變頻器安裝在通風機上后，能夠根據井下環境和通風量的變化，有效控制風量。由于變頻調速技術具有操作簡單、運行高效以及安全性能良好等特點，因此，具有較廣的應用范圍，能夠在不同地點和時段滿足不同的需風量。

（4）具有較好的風機降噪。在礦用通風機中應用變頻技術，不僅能夠使設備的使用壽命得到延長，而且能夠使風機噪音大幅降低，從而給井下工作人員提供一個較為安靜的環境。通風機若長期處于全速運行狀態，會產生較大的噪聲，而變頻技術的應用能夠根據井下實際情況對風機功率進行自動調節，功率的下降能夠使設備噪聲明顯降低。

3? ? 煤礦通風機變頻節能技術的應用

（1）選擇合適的變頻器。變頻調速技術的主要設備是變頻器，因此在選擇變頻器需要綜合考慮功率和風量。通風設備變頻電控系統的基本構造包括控制系統、變頻調速系統、供配電系統等，高壓變頻器的變換技術采用的是交-直-交的方式，能夠達到風機負載要求，滿足設備運行需求。變頻器還可采用的高壓變頻器直接進行輸入、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能優勢。為使通風機達到最佳的工作狀態，必須控制風機葉片的數量，并使葉片處于最合理的運行角度。變頻器會根據通風情況實現自動調速，為礦井供給適當的風量，同時也能實現最好的節能效果。

（3）選擇適當的風量調節方式。在煤礦生產過程中，必須要根據實際生產需求來實時調節風機工況，所以，礦井通風網絡與風量需求并不是固定的。風機屬于平方轉矩類負載，所以可以選擇與風機水泵使用相匹配的通用型變頻器。通常在選擇變頻器時，應當充分考慮主扇風機電機的額定電流，并且其電壓等級應當與電動機以及電源額定電壓要求相符。需要注意變頻機運行頻率不可過低，避免電動機溫度異常。

（4）選擇科學的變頻系統方案。礦井可使用雙變頻系統，每臺變頻器回路增加旁路系統從而構成雙變頻“一用多備”的方式。變頻系統的特點主要有：選擇一臺風機變頻器運行，另一臺變頻系統作為備用系統;如果一臺變頻器出現故障，那么通風系統就會自動切換到備用的變頻器系統上，這時，原本故障的風機就能自動切換到工頻旁路系統成為備用系統。

4? ? 結語

將變頻節能技術應用于通風機中，不僅能夠延長電機的壽命，而且能夠改善值班人員的工作環境，同時能夠節省大量的電能消耗。煤礦機電技術人員要積極應用變頻技術，加強設備技術改造，優化作業流程，使礦用通風機的運行效率大幅提升，從而降低煤礦生產成本，開源節流，提質增效，為礦井高質量發展提供重要保障。

[參考文獻]

[1]朱圣鋒，鄭一帆.變頻技術在堆礦通風機控制系純中的設計應用[J].信息通信，2011（5）：201-202.