礦井通風機節能調節與技術管理

鄭祥呈 王 磊

（山東華聯礦業股份有限公司臥虎山礦，山東 淄博 256119）

1 通風狀況

臥虎山礦通風系統中，中央出風井位于礦區中部，井口標高+220m水平，副井及南翼風井進風，標高分別為+280m水平及+180m水平，進、出風井高差大，自然風壓受季節變化影響大。隨地下開采生產不同時期的變化，井下需風量也不斷變化，若采用非變頻控制，風機功率較高，電能消耗較大。基于以上原因，我礦對井下通風系統進行優化。

2 系統優化

2.1 我礦將原初步設計中的中央出風井集中抽出式通風方式改為（工作面局部通風、總回風巷接力回風、回風井口集中抽出）三級接力式通風方式，通風機總功率由900kW減至565kW。此通風方式的優點是，降低了通風機總功率，并減少了通風風路的漏風。

2.2 在第二、三級通風機機站安裝變頻器，通過控制通風機輸入端電壓頻率，從而改變通風機電機轉速，通風機葉輪轉速，進而改變通風機輸出風量，達到隨開采生產時期變化而變化的目的。

圖1

2.3 在第二、三級通風機機站安裝遠程控制系統，即安裝檢測風機進、出口壓差、風機風量、電機電流、電機電壓的現場儀表，帶現場控制箱并配有現場S7-200遠程控制模板，能遠程通訊至主控室PLC。通過此遠程控制系統，操作人員能根據監測數據遠程手動調節通風機輸出風量，亦可讓PLC自動調節。

3 節能原理

臥虎山礦通風系統中，進、出風井高差大，自然風壓受季節變化影響大，針對自然風壓的變化進行適時調節，能夠節省電能，降低運行成本。

3.1 自然通風原理

進風井筒與回風井筒空氣存在溫度差，氣溫低處的空氣密度比氣溫高處的空氣密度大，使得不同地方的相同高度空氣柱重量不等，從而使風流發生流動，形成了自然通風現象。我們把這個空氣柱的重量差稱為自然風壓HN。HN=Zg（ρ1-ρ2）。

由于臥虎山礦進、出風井 井口標高相差最大60m左右，高差較大，綜合各項數據計算得冬季進、出風井間的自然風壓在160Pa左右，且為正風壓，自然風流與系統流向相同，因此可適當調節風機轉速，降低風機出口風壓仍能保證足夠的供風量，滿足井下生產的需求。

圖2 原工況點下工作曲線

圖3 新工況點下工作曲線

3.2 調節原理

每一臺通風機，在額定轉速的條件下，對應于一定的風量，就有一定的風壓、功率和效率，風量如果變動，其它三者也隨之改變。表示通風機的風壓、功率和效率隨風量變化而變化的關系曲線，稱為通風機的個體特性曲線。

根據電機轉速與頻率公式：n=60f/p可知，當輸入電壓頻率降低時，電機轉速成正比例降低，由公式

可知，轉速降低，導致通風機風量降低、風壓降低，達到節能的目的。通風機的特性曲線隨之發生改變，通風機在新工況點下穩定工作，以K40-6-NO.21/200型軸流式通風機為例，具體如圖3：

3.3 節能計算

已知f0=50Hz， n0=740r/min，原工況點下的工作參數：H0=1000Pa ，Q0=100m3/s，新工況點下的工作參數：H =800Pa ，Q =89.4100m3/s ， 根據 公 式Nt=HtQ×103，N =Nt/ηt=HtQ/（1000ηt）得N0=N0/η0=H0Q/（1000η0）=108.7kW，N =N/η=HQ/（1000η）=77.7kW

以冬季穩定自然風壓時間為45天計算，一年內節約電能為 W =31×24×45=33480kWh ，以最低電價計算電費得33480×0.5=16740元。

礦山服務年限為30年，16740×30=502200元，累計節約成本約50余萬元。

另外，礦山開采初期及末期，礦井需風量要小于礦井全負荷生產時的需風量，因此，在滿足生產需要的前提下，適當降低通風機供風量，也可達到降低運行成本的目的。

4 管理措施

4.1 生產調度監督管理

第二、三級通風機的運行狀況能實時反映在生產調度中心控制計算機上，值班人員隨時觀察各通風機的各項運行參數變化情況（風壓、風速、溫度），當運行參數超出正常范圍時，系統就會發出警報，提醒操作人員進行調節、修正。

4.2 現場風量實測

主要由通風技術員定期對各測風地點進行風速、風量檢測，并形成記錄，保證各通風巷道和用風地點有足夠的風量。

4.3 遠程風量調節

通過現場實測數據與檢測數據進行對比，從而對測控系統的相關參數進行修正，保證通風機準確運行。同時，亦可根據季節變化，適時調節通風機的轉速，控制通風機輸出風量，達到節能的目的。

4.4 定期巡查維護

主要由各現場操作工人（風筒工、測風工、測塵工、通風設施工等）進行，重點針對隨時變化地點如采場、掘進工作面等的通風設施、風量變化進行檢查、調節和維護。

定期對通風機檢測儀器、儀表的檢查、維護和校驗，使得檢測數據更加準確，運行穩定、靈敏。并加強設備的更新換代，保障通風檢測、控制系統的高效、穩定運行。

通過我礦對井下通風系統的優化和節能調節，使得整個系統高效、穩定運行，實現了節能降耗的目的，提高了我礦經濟效益。在整個過程中，實踐了通風理論知識，總結了很多礦井通風管理經驗，收獲頗豐。

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