变频节能技术在煤矿通风机中的应用分析

王明敏

【摘 要】 对于煤矿生产系统来说，通风系统的耗电量占有的比重是较大的，这样就浪费了很多的资源，所以说很有必要探索通风系统中的节能技术。随着变频技术的逐渐成熟，变频技术在煤矿生产过程中的应用越来越广泛，在煤矿的通风系统中也逐渐引入了变频节能技术，变频节能技术在煤矿通风机中的应用，有效的改变了通风系统的运行状态，并达到了为煤矿节能降耗的目的，促进了煤矿的和谐发展。

【关键词】 变频节能技术 煤矿 通风机 应用 分析

在煤矿巷道的通风系统在煤矿的安全生产中占有重要的位置。巷道通风能够通畅直接关系着矿井中瓦斯的浓度，如果瓦斯浓度升高到一定的程度，就可能引发事故，危害矿井的安全生产。当前，在我国的煤矿企业中使用的通风机不论是数量上来说，还是从运行的效率上来讲，通风机都属于耗电量较严重的设备之一。不适合当前煤炭企业要求的节能减排发展的需要，这就要工程技术人员探索通风机的节能技术。据有关资料显示，我国正在使用的通风机的数量达到数万台，功率从几千瓦至几百千瓦，最大的达到数千千瓦；但是在实际的运行中，真正运行的功率很少有能达到百分之七十的，通常都为百分之五十左右，还有的甚至仅仅达到百分之三十，因此说矿井的通风系统所消耗的电能占到全矿总消耗电能的3/10-2/5，有些矿井通风系统的消耗电能竟然占到全矿总消耗能量的1/2。所以说很有必要对矿井的通风机进行技术改造，从而提高矿井的经济效益，研究探索通风机的节能技术有着重要的现实意义，本文重点分析变频节能技术在煤矿通风机中的应用，这也是煤矿企业节能降耗的重要研究课题之一。

1 问题的提出

一直以来，煤矿在设备选型上往往采用具有较大功率的设备，这主要是由煤炭开采的具体情况所致。当煤矿机电设备全速运行时，电能得不到有效利用，从而造成严重的耗能问题。因此，应通过采取技术创新的措施，大大减少煤矿生产与运行的成本，从而最终使劳动生产效率得以提高，这也是煤矿企业必须面临和解决的问题。

通风机可以看作矿井的“呼吸动力系统”，对于煤矿的正常生产工作具有重要意义。为使得地面新鲜空气不断进入矿井，并及时排出矿井中的有毒有害气体，通风机一定要保持24小时不间断工作。但随着矿井生产工作的不断推进，如掘进工作面等的延伸，整个矿井会需要更多的风量，这种情况下，就必须采用大功率通风机。此外，由于季节和温度的不断变化，矿井下的需风量也会发生变化，因此，应采取相应的调节措施。但煤矿在最初的通风机选型上是根据矿井设计需风量来进行的，所以，通风机的功率要比实际的轴功率大得多，这就形成了大马拉小车或电能得不到有效利用问题。

由于矿井通风机一般具有较大的功率，所以，在通风机在全速工作过程中，若采取直接开启电动机的方式，电网就会承受很大的冲击，这会大大减少通风机的工作年限，也会对其他机电设备的正常工作造成一定的影响，所以，为防止通风机等其他设备出现上述问题，通风机必须采用软启动方式。在煤矿通风中，采用变频调节技术，不但能够实现通风机软启动，而且能够大大降低通风机能耗。

2 变频技术的优势

2.1 启动电流小，启动平滑无冲击

如果通风机启动时直接使用工频电源，则会产生较大的电流，这远远超过通风机的额定电流，这种电流带来的冲击有可能会损伤设备。在安装变频器后，可以实现软启动，可以有效防止电流对电网和其他设备造成的冲击，从延长了通风机等设备的使用年限。

2.2 调速范围广，实现了风量的自动控制

如果采用工频电流驱动时，只是依靠调节挡板来实现对风量的调节，通风机难以实现自动调节风量的要求。而在通风机上安装变频器后，可以实现对风量的有效控制。由于变频调速具有较广的范围，所以可满足不同的需风量。

2.3 节电效果突出，安全可靠

正是由于这一优势，目前很多煤矿都采用了这一变频节能技术。通风机在运行时往往是全速运行，一直处于高电压和长时间工作状态之中。再加上煤矿井下存在较多的工作区域，而每个工作区域的需风量是不同的，仅靠调节挡板不能很好地满足各区域的需风量。而是用变频节能技术，可以根据需风量，实现设备的自动调节，从而大大降低能耗，提高了安全性。

2.4 电动机的磁通保持一定，避免电机过热

变频器不仅能够改变电机频率，而且还可以实现对变频器输出电压的控制，但在这一过程中，电动机的磁通不变，从而可以很好地防止因电机出现过热而带来的其他问题。

3 改造方案

常用的改造方案主要有以下两种：第一，通过调节叶轮叶片角度以实现对风量的控制，这有利于生产工作，但存在较为严重的能耗问题；第二，将变频器等设备装置于通风机上，形成以风机为核心的调节系统，这样可以结合实际情况合理调节风机功率，减少了人为操作量，但在初期需要投入较高的成本，尽管如此，这一方法已经有了一定规模的使用，这主要得益于其高效节能优势，因此，采用方案二是比较合理的。

为使通风机达到最佳的工作状态，必须合理安装一定数量的风机叶片，并使叶片处于最合理的运行角度。然后，将变频节能系统安装于通风机上，变频器会根据实际情况实现自动调速，为矿井供给适当的风量，同时也能实现最好的节能效果。最后，变频器可使风机实现软启动，从而能够很好地避免因电流过大而对电网产生较大的冲击。

4 结语

总之，随着各种机电设备的变频调速技术已日臻完善，现在已经在许多工业企业得到推广应用。尽管矿井井下的环境条件恶劣，但是经过工程技术人员的不断努力已褥到改善，现在正在很多矿井的机电设备中应用此技术，并且提高了矿井的管理水平和经济效益。特别是ZJT-30型隔爆兼本安智能变频调速系统在局部通风机、水泵等矿山设备中，为矿井的发展发挥了重要的推动作用。自从在煤矿通风机上安装了变频器等设备后，矿级通风机能够实现安全启动，大大降低了能耗和成本，还可以结合需风量要求，实现有效调速，其在煤矿通风中获得了良好的应用效果。

参考文献：

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