變頻技術(shù)在通風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的作用分析

李美晉

（山西汾西礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司高陽煤礦，山西孝義032306）

引言

變頻技術(shù)在煤礦的生產(chǎn)和運(yùn)行中發(fā)揮著越來越重要的作用，尤其是在通風(fēng)機(jī)的使用和運(yùn)行中顯得更為重要，因此分析變頻技術(shù)在通風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的作用十分必要，在對(duì)其進(jìn)行分析之前，閱讀了很多前人的文章，其中，李紅分析了變頻調(diào)速技術(shù)在礦井通風(fēng)機(jī)中的節(jié)能應(yīng)用，指出了變頻技術(shù)具有易啟動(dòng)和對(duì)電機(jī)保護(hù)功能齊全的作用[1]；蘇亦山研究了變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用，指出了變頻技術(shù)具有節(jié)約電能和免維護(hù)的作用[2]；劉東慧、韓正菊等人分析了變頻技術(shù)在礦井通風(fēng)機(jī)改造中的應(yīng)用，指出了變頻技術(shù)具有節(jié)能和節(jié)約成本的作用[3-4]。盡管有很多研究人員對(duì)變頻技術(shù)在通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，然而并沒有對(duì)其作用進(jìn)行詳細(xì)的闡釋，因此對(duì)變頻技術(shù)在通風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的作用進(jìn)行探討。

1 變頻技術(shù)的應(yīng)用情況

變頻調(diào)速技術(shù)調(diào)速精確、調(diào)速范圍廣泛，而且變頻技術(shù)在節(jié)電節(jié)能方面的優(yōu)勢(shì)是其他交流調(diào)速所無法實(shí)現(xiàn)的，因此，變頻技術(shù)受到各煤礦及鋼鐵企業(yè)、冶金企業(yè)、印染企業(yè)等的廣泛歡迎，變頻技術(shù)擁有廣闊的市場(chǎng)[4]。

2 通風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)節(jié)能原理

變頻技術(shù)原理依據(jù)于流體力學(xué)比例定律，由此可知，當(dāng)通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速從額定轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，轉(zhuǎn)速和風(fēng)量形成正比關(guān)系，轉(zhuǎn)速的三次方和軸功率之間形成正比，風(fēng)壓和轉(zhuǎn)速度平方形成正比，這就是此時(shí)風(fēng)壓和風(fēng)量以及功率之間的關(guān)系[5]，從這里可以看出變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的節(jié)能效果十分顯著。

3 變頻技術(shù)在通風(fēng)機(jī)的應(yīng)用中應(yīng)考慮的因素

3.1 能源的節(jié)約

首先，在對(duì)變頻設(shè)備進(jìn)行選擇時(shí)要選擇直供式設(shè)備，檢查設(shè)備的電壓是否和供電電壓一致，還要考慮該設(shè)備是否能夠?qū)Ω叽沃C波有良好的抑制作用，以免其影響其他設(shè)施的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其次，要選擇諧波高次分量小的變頻設(shè)備，有效地避免電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)發(fā)生變化[6]。再次，要考核變頻設(shè)備是否能夠在正常電壓波動(dòng)的情況下繼續(xù)工作，允許正常波動(dòng)的設(shè)備在電網(wǎng)發(fā)生閃落時(shí)能夠工作，避免通風(fēng)設(shè)備的停止運(yùn)行的狀況出現(xiàn)。最后，為了有效地避免鐵芯損害，要選擇能耗低效率高的變頻設(shè)備。

3.2 可靠安全性能

首先，在對(duì)變頻設(shè)備的工作頻率進(jìn)行設(shè)置時(shí)不必按照傳統(tǒng)的反風(fēng)的形式，而可以對(duì)變頻設(shè)備的負(fù)頻率進(jìn)行設(shè)置。其次，將通風(fēng)機(jī)的葉片進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時(shí)要依據(jù)風(fēng)壓和風(fēng)量的數(shù)值，考查風(fēng)機(jī)的曲線特性，然后依據(jù)曲線特性選擇工況點(diǎn)并進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)速度設(shè)定，然后再設(shè)置產(chǎn)品設(shè)備的使用速率[7]。再次，定期的進(jìn)行煤礦井下反風(fēng)演習(xí)，以確保在緊急情況下通風(fēng)機(jī)能夠迅速進(jìn)行反風(fēng)操作，以保證井下反風(fēng)量正常，保障井下作業(yè)人員安全。此外，要定期對(duì)通風(fēng)機(jī)倒機(jī)切換，以為日后的通風(fēng)機(jī)維護(hù)工作做好鋪墊。

4 變頻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

4.1 操作簡(jiǎn)單便捷

通風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間通常為8 min，而且在啟動(dòng)后風(fēng)量無法自動(dòng)調(diào)整，而應(yīng)用了變頻技術(shù)的通風(fēng)機(jī)可以在1 min內(nèi)實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)[8]，而且可以依照礦井在實(shí)際生產(chǎn)中的通風(fēng)量需求來調(diào)節(jié)自身風(fēng)量。

4.2 調(diào)速高效

變頻技術(shù)可以靈活的改變通風(fēng)機(jī)的頻率，而且能夠使通風(fēng)機(jī)在出現(xiàn)變化之后的頻率同步轉(zhuǎn)速附近繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，又不會(huì)導(dǎo)致額定轉(zhuǎn)差損失增加。

4.3 調(diào)速范圍廣

變頻技術(shù)的調(diào)速范圍比較廣，通常可以控制在50 Hz以內(nèi)[9]，其調(diào)速裝置效率相對(duì)較高。

4.4 在某種情況下，變頻裝置可以退出運(yùn)行

當(dāng)運(yùn)行頻率達(dá)到50 Hz及以上時(shí)，變頻裝置可以退出運(yùn)行，因?yàn)榇藭r(shí)變頻裝置的調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性能并不高，因此最好退出。變頻裝置退出后由電網(wǎng)直接供電利用節(jié)流的方式[10]。

5 變頻技術(shù)在通風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的重要作用

5.1 軟啟動(dòng)能夠延長(zhǎng)通風(fēng)機(jī)的使用壽命

在通風(fēng)機(jī)上應(yīng)用變頻技術(shù)后，從通風(fēng)機(jī)初啟動(dòng)到完成運(yùn)轉(zhuǎn)期間并沒有出現(xiàn)具有沖擊性威力的極速電流，可見變頻技術(shù)的應(yīng)用使通風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，能夠?qū)νL(fēng)機(jī)起到保護(hù)作用，有利于延長(zhǎng)通風(fēng)機(jī)的使用壽命。

5.2 降低風(fēng)機(jī)噪音

使用了變頻技術(shù)后通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速相對(duì)降低，因此在通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)原有的噪音得以降低，為井下作業(yè)人員提供相對(duì)安靜的環(huán)境。

5.3 提高功率因數(shù)

在通風(fēng)機(jī)應(yīng)用變頻技術(shù)以前，如果存在無功率因數(shù)現(xiàn)象，要安裝無功率補(bǔ)償裝置，而變頻技術(shù)應(yīng)用以后通風(fēng)機(jī)的功率因數(shù)存在，節(jié)約了購置并安裝無功率補(bǔ)償裝置的成本。

5.4 節(jié)約電能

在應(yīng)用變頻技術(shù)以前，對(duì)通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)量的調(diào)節(jié)需要通過電氣調(diào)節(jié)方式進(jìn)行，也可以通過機(jī)械調(diào)節(jié)方式進(jìn)行，比如通過調(diào)節(jié)葉片角度來調(diào)節(jié)風(fēng)量，或者通過改變?nèi)~片弦長(zhǎng)來調(diào)節(jié)風(fēng)量，而這樣的調(diào)節(jié)過程相對(duì)耗時(shí)，對(duì)電能的消耗較大，效率也不高。而變頻技術(shù)的應(yīng)用可以使通風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)量，既節(jié)約了時(shí)間又節(jié)約了電能。

6 結(jié)語

變頻技術(shù)是煤礦通風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的一項(xiàng)重要技術(shù)，隨著交流調(diào)速技術(shù)的不斷改善，變頻技術(shù)的不斷發(fā)展，利用變頻器進(jìn)行調(diào)速越來越廣泛，尤其是對(duì)煤礦企業(yè)安全運(yùn)行極為重要。普通電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速后，在其拖動(dòng)負(fù)載無須任何改動(dòng)的情況下，即可以按照生產(chǎn)工藝要求調(diào)整轉(zhuǎn)速輸出。因此，掌握變頻技術(shù)的工作原理及特點(diǎn)，對(duì)頻技術(shù)在煤礦通風(fēng)機(jī)運(yùn)行中十分有益。只有這樣，才能保障煤礦通風(fēng)機(jī)的正常工作，并促進(jìn)煤礦企業(yè)的順利發(fā)展，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。

[1]李紅.變頻調(diào)速技術(shù)在礦井通風(fēng)機(jī)中的節(jié)能應(yīng)用與分析[J].科技信息，2010（25）：80-83.

[2]蘇亦山.變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用[J].煤礦安全，2004，35（7）：31-32.

[3]劉東慧，韓正菊，馮師偉，等.淺談變頻技術(shù)在礦井通風(fēng)機(jī)改造中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（35）：290.

[4]李家會(huì).變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦通風(fēng)中的應(yīng)用[J].華章，2012（16）：326.

[5]李惠平.礦井主通風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用[J].煤炭工程，2012（7）：56-58.

[6]田玉芳，周家勝.礦用通風(fēng)機(jī)的變頻改造[J].煤礦機(jī)械，2004（7）：100-101.

[7]馬修峰.變頻技術(shù)在煤礦主通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中的方案優(yōu)化[J].煤礦機(jī)電，2010（4）：62.

[8]李勇，吳建平，劉海峰.變頻技術(shù)在煤礦通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù)，2009（8）：25.

[9]王梅.變頻調(diào)速技術(shù)在礦井主通風(fēng)機(jī)節(jié)能改造中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2013（6）：46-48.

[10]曹世偉.煤礦風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用[J].科技研究，2014（8）：316.