矿井通风机节能调节与技术管理

高凤义

摘要：通风机是矿井重要设备之一，对安全生产有着重要作用。为了保证矿井通风流畅和通风机高效运行，提倡采用变频调节技术。将变频调速技术更好地用于矿井通风机上，已经成为相关部门的迫切课题。本文主要对矿井通风机节能调节与技术管理进行了分析探讨。

关键词：矿井通风机；变频技术；节能

中图分类号：TE08 文献标识码： A

引言

矿井通风机采用了变频调速，不仅可以实现软起停，大大节约了资源，而且还能够根据通风巷道的风量需求灵活调速，取得效果比较理想。随着变频技术日益成熟，变频设备可以作为单独的设备出现在市场上，通风机的变频调速改造中，原来设备、供电系统、电动机等不需要做出变动，把变频器买回来直接连接电源，进行软件设置就直接投入使用，方便快捷，花费时间短，可靠性能很强，维修起来方便，改造后的通风机把变频控制系统和瓦斯监控联网，可以在瓦斯涌出量变大的时候自动增加通风量，冲淡瓦斯，有效防止事故发生，提高了矿井安全性。

一、变频调速技术概述

在工业生产中，电力拖动被广泛采用，电力拖动耗电量占据工业生产总耗电量的一半左右，但是电力拖动离不开调速，选用先进合理的调速技术能够实现节能，保障设备的运行安全。交流电动机变频调速在微电子技术基础上发展而来，是一项现代化的高科技，主要用该改变电机的频率和电压，从而达到调速的目的。这种技术比传统直流电机调速更快捷，具有明显的优势。其特点是平滑调速、调速范围宽、效率高、性能好、结构简单、功能全、运行稳定可靠。变频调速在工业生产中能够保持最佳的参数，是理想的调速方式，具有广阔的发展前景。

变频调速把电网交流电通过变频器有效的转为电压和频率都可以调节的交流电，之后供给电动机，在变速情况下运行，一般而言，电动机的驱动油泵旋转供油，把电动机和油泵连为一体，通过调节电动机转速实现供油，可以说供油系统变频调速的实质就是电动机的变频调速。

二、变频技术在通风机应用中具有的优势

变频技术在通风机中的优势主要包括以下方面：首先，与传统不同，变频技术在通风机中的使用能够提高机器的调速效率。变频技术的主要特点在于可以灵活改变设备的频率，当频率发生变化之后，通风机仍能够在该频率的同步转速附近运行。能够保持基本的额定转差率，但是不增加转差损失。变频调速时候的损失，也只是在变频装备中产生变流损失和高次谐波影响，才使得通风机的损耗有所增加，相应的效率也就下降。因此，变频技术是一种高效的调速方式。其次，变频技术的调速范围很广，一般可以达到50hz，在整个运行范围内具备较高的调速装置效率，变频的调速方式使用调速的范围宽，并且常常处在低速状态下的运行负荷。第三个优势是必要的时候，变频装置能够推出运行，由电网直接供电。这有利于通风机的安全、经济运行。在接近50hz的范围工作时，变频装置的调速经济性能不高，变频装备退出。电网直接供电之后，改用节流等常规的调控方式。第四个优点是操作比较方便，通风机的启动时间由原来的八分钟减少到现在的一分钟之内。操作方便，并且能够根据矿井的风量需求做出适当的调整。

三、变频调速技术在矿井通风机中应用

1、变频调速技术的应用

矿井通风机的作用是向井下提供新鲜风流和排除井下浑浊空气和有害气体，是煤矿安全生产的重要环节。然而传统通风系统风量依靠调节风门实现。这种调节方法不仅调节不便、且浪费时间，加之采用直接或间接降压启动，使大功率电机启动时间较长、电流较大；保护功能不全时，易使电机受损，也使电网受到冲击，造成供电系统跳闸。矿井通风机采用节能型变频器技术，能在一定程度上解决上述问题、促进煤矿生产顺利进行，并且节约能源。某矿井下装有2台对旋风机，每台风机配置450kV、6kV防爆型电机，虽其叶片角度能调到最小，风门也能调节风量，但其效率低、运行状况差、能源浪费大、维修量也大，导致井下风机不能很好发挥作用，也不适应时代要求。后来该矿将变频调速技术用在矿井通风机上，仍是2台参数一样的电机，采用1台1000kW的高压变频器，对2台电机进行控制并实行开环定速运行，风量风压控制在满足矿井需求时，可将能耗降至最低，并能减少维修工作量。

2、变频调速技术应用中的注意问题

2.1注重选择和设计问题

对于矿井通风电机来说，功率一般都在3000kW以上，属于高压变频，合理选择变频器十分重要；应从矿井通风实际需求选用经济适用的变频器，而且应对变频器进行设计分析，是否适应风量需求，毕竟风机安装好后需对风量进行调节；风量大小是由电机转速调节。当井下没有明显变化时，风量、风压变化是不大的，能保证风机正常运行，其辅助功能也相对较小，其保护功能也能满足风机基本需求。

2.2注重电路问题

正常情况下，变频控制电路是由三相整流器、三项逆变器、电流电压检测电路等构成。实际运行中，三相整流器会将三相电流直接转换为直流电给逆变器为其提供直流电源，再利用大电容滤波储能来恒定电源电压。在此基础上，将直流电转化为交流电传给电动机供电。在此情况下，电容和直流电源的充电回路中，会有适当的电阻对充电电源进行相应控制。一旦电容上的电压达到一定值时，可以先将电阻切除，以减少电流工作限流电阻上的功率受到损失，以防止长期传入限流电阻增加后而造成不必要的损耗。

2.3注重节能问题

变频调速技术在矿井通风中应用时，并不总是节约电能的。当风机运行过程中，风机风量能够维持或大于井下需要的通风量时，可以免于安装变频调速器。当风机达到饱和状态时，再降低电机运行频率是不能更好满足矿井正常需求的，也是相应规定不允许的。这种情况下，只有采用并联电容器补偿方法，才可减少线损问题、节约电能。

2.4注重温度问题

因变频器内装有大量大功率电子元件，使用过程中容易受到温度影响，正常情况下其温度应在0～55℃。为了使变频器更好发挥作用、保证其安全可靠运行，在温度上应该留有余地，将其温度控制在40℃以下。安装变频器时，应该严格按照说明书要求进行安装，尽量避免将易发热或发热元器件装在变频调速器旁边，以减少不必要的安全隐患。再者也应注意环境温度、以及结露现象，而使绝缘性能降低，引发不必要的短路事故。为了安全起见，有必要在变频箱中增加加热器或是干燥剂，以保证变频器干燥。

四、变频技术的实现途径

1、变频器的选择

风机的负载能力要求低，但是负载转矩与转速的平方成正比，因此在低速转动时候的负载轻。这类负载对转速的精准度要求不高，可以选择价格低廉的普通功能型通用变频器。变频器的使用能够给电网带来高次谐波分量，因此在选型号时，选取高次谐波较小的变频器。

2、频率的信号控制

矿井通风机的变频调速一般不应该低于额定转速的百分之五十，还要根据实际的工矿而定。最小的转速根据实际通风管道的管路特性曲线确定，受到矿井环境影响，矿井干扰性大，频率信号的控制器选择要采用plc模式，通过plc和变频器的远程通信从而控制转速。

结束语

变频调速技术，不仅节能、且易启动、节约成本、自动化程度较高，在矿井生产中应用能更好满足实际需求。随着时代的发展，对通风机的要求将会更高，为了更好满足实际需求，应该加大对变频调速技术的研究力度。

参考文献

[1]王涛.矿井主通风机变频调速控制系统供电技术方案研究[J].中国煤炭.2009.11.

[2]曲素荣,贾燕茹.矿井主通风机变频调速系统技术改造[J].工矿自动化.2009.08.

[3]罗书豪,李小川.我国煤矿机电设备变频节能技术的应用现状[J].中国高新技术企业.2008.09