矿山风机节能技术的应用与分析

丁 辉,贾 民,吕 亮

（铜川矿业有限公司金华山煤矿,陕西 铜川 727000）

1 选题的意义

风机是应用面最广、应用量最大的通用性机械，也是煤矿生产中主要耗能设备。煤矿通风设备电耗占生产电耗的比例非常高，最高的甚至可达40%以上，对电能和资金的浪费非常大，加大了企业生产的成本，造成了资源的浪费。而且能源是国家非常重要的物资，能源的大量浪费已成为制约我国发展的因素之一，因此对风机进行节能改造，减少企业的成本，提高企业的经济效益，避免资源的浪费是很有必要的。

2 风机应用中存在的问题

根据大量调查资料的数据表明，我国目前使用的风机的效率比较低下。在风机选择上，通常把系统的风压裕度及最大风量作为选型的标准，但风机的系列、型号有限的，在选取不到合适的型号时就往上靠，使裕度大于需要的20～30%。

而且我国各类机械与风机配套的电机占电机装机量的一大半，但大多数风机在使用过程中都存在大马拉小车的现象，而且许多地方仍通过人为增加阻力（通过调节档板或出口风门的开度）的方式来控制风机的风压和流量的，因此风机产生的风压除了克服管道的阻力，还被风门和挡板额外增加的阻力所消耗，增大了管路系统的损失。这种落后的调节方式，造成了大量宝贵能源的浪费，而且这种方式调节精度差，不利于风机的节能运行，很难满足现代工业生产等方面的要求。

3 风机中采取的主要节能措施

无论什么风机都要求在选型、配套方面力求合理。使风机的额定风量和工作压力尽量符合生产工艺要求，这样风机的使用率就经常保持在高效区。如果选型不适合，余量太大，将会造成运行效率低下，浪费能源。造成选型不当的原因是风机型号与规格与实际不符，配套电机的规格与风机功率差别比较大，降低了电机的负载率。

选取各种调速方式，减少节流损失。由于对管网阻力计算误差，又担心计算出的压力和流量满足不了施工需求，或着没有适合规格的风机以及电机，只能从高、从大选择，造成多数风机的额定流量远远高于工作流量，额定压力远远高于工作压力，因此使风机多使用节流运行的方式运转。这种运转方式至少浪费了20%以上的资源。因此要采用调速控制的方式是避免节流损失。

4 风机调速的基本方法

在使用中，企业会经常根据需要改变风机的流量或压力，这种以变应变的人工干预称作调节。因为企业的“变化”是绝对的、经常的，而风机的性能却是相对的、暂时的。因此对现场人员调节是一个非常重要的技术要求。

风机调节的基本原理是通过改变风机本身的特性曲线，或外部管网特性曲线，或两者同时改变之，以得到所需的工况。风量的具体方法可以分为两大类，一是风机恒速的调节，另一个是风机调速的调节。

风机调速时的风量控制：变速调节是利用改变风机转速的方法来改变风机风量的。对于同一部风机来说，风机的流量与转速成正比，而产生的风压和转速的平方成正比，因此随着风机转速的改变，风机的风压和流量也会随着相应的改变，改变转速调节是调节范围最大，经济性最佳的调节。

电机的调速方式是多样的，但变频调速是好的调速方案，它可以实现风机的无级调速，并可方便实现恒定风压或恒定流量的选择和控制。

在风量随时间变化较大中，选用风机的调速的调速控制方式是节电的有效措施。在使用简单而效率不高的调速方法时，初期投资小而且运行费用高；但是在选用复杂而效率高的调速方法时，则正好相反。从长期节能的观点来看，应着眼于高效率的方式。选用合理的调速控制方法，其节电经济效益补偿初期可在1～3年内回收。

对风机进行调速属于一种减少空气动力的节电方法，它和传统的调节风门控制风量方法相比较有着明显的节电效果。

大量的理论和实践告诉我们，对于大量要求调节流量的风机采用变频调速控制是既能方便地满足生产工艺要求，又能大量节约能源的最优方案。

5 电力电子变压变频的基本原理

变频器主要完成两项电量变换功能，一是改变对用电设备的供电频率；二是改变对负载的供电电压，实质是指变频、调压的原理与方法，其构成原理如图所示。

图1 交-直-交变频器工作原理图

工作原理如图所示，输入级对电网进行滤波，其目的是消除谐波及电网干扰，然后利用压敏电阻旁路掉尖峰脉冲，防止烧毁后级变频单元；在经过整流、滤波、逆变环节来实现输出频率及电压的改变，最终实现调速目的。

6 结束语

调速控制的方法有很多种，无论是选择哪种调速方案都应该从实际情况出发，具体分析，因地制宜，通过技术、经济指标、使用维护等方案比较后做出决定。

在风机节能应用中，引进变频调速的节能方法，能达到很好的节能效果，同时，变频调速也能降低风机启动时对电网系统的冲击，延长风机各机械部件的使用寿命，提升系统的稳定性。另外，由于变频器具有完善的各类保护作用，能对设备起到很好的保护作用，有效的降低了设备日常的维修成本。近几年，随着变频调速技术的不断推广与应用，从实践结果来看，得到了良好经济效应与社会效应。因此智能型功率集成电路的新交流变频传动装置是未来风机调速发展的方向。

[1]孙树朴.电力电子技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2000.

[2]李铁军,朱成实,叶龙.变频技术在风机节能中的应用[J].沈阳:沈阳化工学院机械工程学院,2008.