变频节能技术在煤矿通风机中的应用

杜燕涛

摘   要：在煤矿生产系统中，矿用通风机作为重要的机电设备，具有较长的运行时间、较大的运转功率以及严重的设备磨损等缺点，其耗电量在全矿用电总量中占有较大比重，不仅浪费了很多的资源，而且增加了生产的成本。随着科学技术的不断进步，变频技术因其特有的优势得到了广泛应用，其具有较高的调速效率、可靠的使用性能以及较低的应用成本，被逐渐引入煤矿的通风系统中，起到了降低生产成本和稳定设备状态的重要作用。文章围绕变频调速节能原理，详细分析了变频技术在通风机运行中的优势以及应用技术，以期能为有关方面提供借鉴和参考。

关键词：变频节能;煤矿生产;通风机

在煤矿井下生产过程中，通风机作为基础性机电设备，其不仅可以为矿井人员提供充足的空气，而且还能净化井下的环境，使矿井生产的安全性得到大幅提升。但是在实际的运行中，矿井通风系统消耗的电能竟然占到全矿总消耗能量的1/2，变频节能技术的应用能够有效改善用电情况，减少资源浪费，从而提高矿井的经济效益。

1    通风机变频调速节能原理

在煤矿通风系统中，矿用通风机作为重要的机电设备，不仅关系着风量供需，而且影响着井下空气质量，相当于矿井的“肺脏”，每时每刻让新鲜空气在井下巷道中循环。作为井下安全生产的重要保障，通风机受到煤矿各个部门的重视。一般情况下，煤矿技术人员会根据矿井最大风量来合理设计通风机的容量，从而确保正常的输送风量。目前，大部分老矿井都是使用直接起动工频运行的通风机，该通风机调节风量的主要方式是将风门或叶片关闭的方式，而且通风机长期处于欠载运行状态，这种调节方式不仅存在较大调节误差，而且严重浪费电能资源，使矿井生产成本大幅增加，压缩了利润空间。根据流体力学比例定律而研制出的变频技术能够根据风量的需求合理调整转速，使通风机时刻保持节能高效的运行状态。变频调速技术采用交-直-交电源变换技术，避免设备短时间内重复地开停，很大程度上降低了通风机的能耗、噪音和温度。将变频调速技术应用于矿用通风机中，能够在井下通风量满足生产需求时，自动调节通风机的电机功率，从而降低风机的转动速度，避免電能浪费，提高作业工效，以此达到节能降耗的目的。

2    变频技术在通风机中运行的优势

（1）具有较小的启动电流。传统的矿用通风机启动电流较大的重要原因是启动过程中使用的工频电源，瞬时启动电流大幅超出设备的额定电流，从而对设备造成一定冲击和损伤。将变频器安装在通风机以后，能够减少瞬时高电流产生冲击，实现设备软启动，减少对零部件的损坏，从而使机电设备的使用寿命得到延长。

（2）具有明显的节电效果。通风机通风量传统的调节方式一般为电气调节或机械调节，这两种方式需要较大的电能消耗，造成严重的电能浪费。与此同时，常用通风机在不停机的情况下往往处于全速运行状态，不仅造成设备零部件的磨损，而且长期处于高电压的工作状态。煤矿井下布局复杂，往往多个工作区域同时作业，这些区域所需的风量也各不相同，各区域的入风量仅靠调节挡板无法满足实际需求。

（3）具有较广的调速范围。当采用工频电流对通风机进行驱动时，调节风量则只能依靠挡板的调节来实现，通风机无法满足风量自动调节的要求。而将变频器安装在通风机上后，能够根据井下环境和通风量的变化，有效控制风量。由于变频调速技术具有操作简单、运行高效以及安全性能良好等特点，因此，具有较广的应用范围，能够在不同地点和时段满足不同的需风量。

（4）具有较好的风机降噪。在矿用通风机中应用变频技术，不仅能够使设备的使用寿命得到延长，而且能够使风机噪音大幅降低，从而给井下工作人员提供一个较为安静的环境。通风机若长期处于全速运行状态，会产生较大的噪声，而变频技术的应用能够根据井下实际情况对风机功率进行自动调节，功率的下降能够使设备噪声明显降低。

3    煤矿通风机变频节能技术的应用

（1）选择合适的变频器。变频调速技术的主要设备是变频器，因此在选择变频器需要综合考虑功率和风量。通风设备变频电控系统的基本构造包括控制系统、变频调速系统、供配电系统等，高压变频器的变换技术采用的是交-直-交的方式，能够达到风机负载要求，满足设备运行需求。变频器还可采用的高压变频器直接进行输入、高压直接输出的电压源方式。

（2）选择合适的安装位置。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，减少人为操作量，虽然在初期需要投入较高的成本，但是在投入使用后具有高效节能优势。为使通风机达到最佳的工作状态，必须控制风机叶片的数量，并使叶片处于最合理的运行角度。变频器会根据通风情况实现自动调速，为矿井供给适当的风量，同时也能实现最好的节能效果。

（3）选择适当的风量调节方式。在煤矿生产过程中，必须要根据实际生产需求来实时调节风机工况，所以，矿井通风网络与风量需求并不是固定的。风机属于平方转矩类负载，所以可以选择与风机水泵使用相匹配的通用型变频器。通常在选择变频器时，应当充分考虑主扇风机电机的额定电流，并且其电压等级应当与电动机以及电源额定电压要求相符。需要注意变频机运行频率不可过低，避免电动机温度异常。

（4）选择科学的变频系统方案。矿井可使用双变频系统，每台变频器回路增加旁路系统从而构成双变频“一用多备”的方式。变频系统的特点主要有：选择一台风机变频器运行，另一台变频系统作为备用系统;如果一台变频器出现故障，那么通风系统就会自动切换到备用的变频器系统上，这时，原本故障的风机就能自动切换到工频旁路系统成为备用系统。

4    结语

将变频节能技术应用于通风机中，不仅能够延长电机的寿命，而且能够改善值班人员的工作环境，同时能够节省大量的电能消耗。煤矿机电技术人员要积极应用变频技术，加强设备技术改造，优化作业流程，使矿用通风机的运行效率大幅提升，从而降低煤矿生产成本，开源节流，提质增效，为矿井高质量发展提供重要保障。

[参考文献]

[1]朱圣锋，郑一帆.变频技术在堆矿通风机控制系纯中的设计应用[J].信息通信，2011（5）：201-202.