淺談變頻技術在礦井通風機改造中的應用

摘 要：文章介紹了變頻調速的節能原理，闡述了變頻技術在通風機技術改造中的作用。通過對通風機變頻改造前后的現場測試數據的比較分析，得出了變頻技術在礦井通風機技術改造中的作用以及效果，希望通過此次闡述分析，來實現變頻技術在礦井通風機改造中的合理應用。

關鍵詞：通風機；技術改造；變頻技術；數據分析；效果

節能降耗是企業提高經濟效益的主要途徑之一，是企業提高市場競爭力的重要手段。礦井生產所必備的水泵、風機等設備運行時間長、功率大，在傳統控制方式下，設備的運行具有高耗能的特點，通風機作為礦井的主要固定設備之一，擔負著向井下輸送新鮮空氣、確保礦井安全生產、排除污濁氣流和粉塵等重任，一般情況下，通風機配備電動機容量較大，處于長時連續工作狀態，成為礦井的用電大戶，有的礦井通風機用電量占整個礦井的15%以上。同時，由于通風機在選型設計時是按照礦井整個開采年限中最大的用風量為基本選型依據，同時考慮礦井整個服務年限的用風情況，存在有一定的富裕系數，特別是在礦井生產初期和通風系統改造后，通風機負荷率較低，不能在最佳工況點運行時，通風機具有較大的節能改造空間。因此，鶴煤公司針對各礦通風系統的實際情況，對部分通風機進行了變頻改造，檢驗中心在改造過程中，與礦方配合，對風機改造前后的有關數據進行了測試分析，現略舉一二，以供參考。

1 變頻調速節能原理

2.1 二礦北井通風機改造

從以上數據可以看出，節電效果較明顯，同時風機實現了軟啟動，減小了啟動電流對電機、電網的沖擊，實現了風機的安全經濟運行。

2.2 四礦北井通風機改造

四礦北井安裝兩臺BDK-8-№28B對旋風機，電動機型號為YBF630S1-8，額定電壓6KV，功率500×2KW，轉速739rpm，一臺工作，一臺備用，該風機2003年9月安裝投運，2012年進行變頻改造，2013年5月變頻系統投入運行。

檢驗中心對2#風機進行了改造前后的現場測試，為了保證檢測數據的準確，進行現場測試時電氣參數從高壓端接線，同時在變電所統計2#風機的耗電量，綜合進行比對分析如下：2#風機改造前耗電量為431kW·h/小時，工序能耗為0.41kW·h/（m3·MPa）。當運行頻率調整至43Hz后，由于轉速下降，風量不能滿足礦井需要，在滿足礦井用風量的情況下，對兩級風葉角度進行了調整，投入變頻后耗電量為410kW·h/小時，工序能耗為0.39kW·h/（m3·MPa），電量減少了21kW/小時，按此計算年減少用電179424kW·h，按目前電費為0.58元/度計算，年節約電費10.41萬元。

從以上數據看出，四礦變頻改造后節電效果不太明顯，通過現場分析原因為2#風機在工頻下運行能滿足礦井用風量，變頻投入后，由于頻率下降，電機轉速下降，風量和負壓隨之下降，在滿足礦井需要的風量和負壓情況下，采取了增大風葉角度來提高風量，風葉角度由工頻時一級27.5°，二級22.5°，分別增大到一級37.5°，二級32.5°，增大風葉角度消耗的功率與降低頻率所節約的功率部分相抵消，所以工序能耗值下降較小，節電效果不太顯著，但通風機實現了軟啟動，對通風機的安全運行發揮了重要作用。

3 結論

根據流體力學原理，風量與轉速成正比，風壓與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的三次方成正比，當礦井所需風量減少，風機轉速降低時，其功率按轉速比的三次方下降，所以，在選用的通風機較大而通風機負荷較小時應用變頻調速，可以提高電機轉速的控制精度，使電機在較節能的轉速下運行。但變頻調速技術在礦井通風中應用時，并不總是節約電能的。當風機風量能夠維持或大于井下需要的通風量時，風量調整范圍較小的情況下，節電效果不太明顯，可以免于安裝變頻調速器。當風機達到飽和狀態時，再降低電機運行頻率是不能更好滿足礦井正常需求的，也是相應規定不允許的。這種情況下，只有采用并聯電容器補償方法，才可減少線損問題、節約電能。

4 結束語

變頻調速技術，不僅節能、且易啟動、節約成本、自動化程度較高，在礦井生產中應用能更好滿足實際需求。隨著時代的發展，對通風機的要求將會更高，為了更好滿足實際需求，應該加大對變頻調速技術的研究力度。

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作者簡介：劉東慧（1970-），女，河南西平縣人，工程師，1993年畢業于焦作礦院，長期從事于煤礦大型固定設備的檢測檢驗工作，現任檢驗中心技術負責人。