變頻節能技術在煤礦通風機中的應用

王姝荔 沈陽風機廠有限公司

一、在煤礦主通風機上應用變頻技術的意義

相較于傳統的節能技術方法，煤礦中主通風機變頻技術的應用，能有效達到節能目標。尤其是在變頻器三相輸出電壓波形處理過程中，異步電動機的電流能形成高次諧波，引起電動機自身的損耗，因此，借助高效低耗的電動機，可在一定程度上減少繞組銅損和鐵芯損耗問題，確保中間變壓過程得到有效處理。值得一提的是，在變頻裝置應用后，當電壓的波動幅度范圍控制在 -30%～+15%之間時。依舊能夠滿足系統構架的平穩搭建，確保通風機的穩定運行，滿足節能要求。

二、變頻技術在通風機的應用中應考慮的因素

（一）能源的節約

節能減排，降低能耗是目前國家提出的硬性指標，將變頻技術應用在通風機中是降低能耗的關鍵問題。因此，在選擇相應的變頻設備時，就應選擇直供式的變頻設備，并檢查變頻設備的電壓是否與供電電壓一致，這樣能更好的提高整套設備的匹配度。變頻設備的選用，還應考慮其是否對高次諧波具有抑制作用，避免其在使用中影響其他設備的正常運轉。變頻設備作為煤礦生產中的重要設備，其運行安全性在一定程度上影響著整個系統的安全質量。因此，對于變頻設備的選擇，還應考慮其在使用時是否受正常電壓波動的影響，倘若受影響較大，就應避免對其使用，否則就會給整個井下電網運行帶來影響。為了避免變頻設備在使用時出現鐵芯損害等問題，就應選擇使用能耗低、效率較高的變頻設備，充分的發揮其使用性能，以此來為礦井生產活動的安全性提供一個良好的環境。

（二）可靠安全性能

為了提高變頻通風設備的安全可靠性能，在設置變頻設備的工作頻率時，就可設置相應的負頻率，確保發揮出變頻設備的使用性能。此外，還應根據風壓和流量的數值，對通風機的葉片角度進行合理調節，提高變頻通風設備的使用安全性。在井下，還應定期的開展反風演習工作，避免出現緊急情況下通風機不能正常工作的情況。此外，工作人員還應定期的檢查通風機設備的使用情況，確保井下的流量正常，為后期維修和保養工作的展開奠定堅實的基礎。

三、變頻節能原理

變頻節能的原理是通過改變通風機設備的運行轉速從而起到調節作用，其中主要采用的三種方式有：調整風機的轉差率、電動機極對數或風機電源初始的固有頻率值。實操中，通過調節風機電源初始頻率值能夠很好的達到通風機變頻調速的目的，該方法較為簡單便捷，且采用該方法還能對風機流量進行平移調整，在一定范圍內增大流量區。依據流體力學的固有定律可知，當風機轉速在額定轉動速率方面發生改變時，與之相對應的流量、壓力、功率、密度及轉速間的相關性被定義為：流量和轉速成一次方正比例關系，壓力和轉速二次方成正比例關系，軸功率和轉速三次方成正比例關系。由此得出，若實際工況所需的流量低于電動機功率所輸出的最大流量時，可通過降低風機轉速便可促使與之相對應的功率依據轉速三次方的規律顯著下調。因而，將變頻調節技術應用到通風機系統中，可以滿足同一環境下，不同工況的需求，從而達到良好的節能降耗效果。

四、改造方案

要想解決煤礦通風機設備電能過耗的問題，達到理想的節能目標，就必須采用變頻節能技術，全方位開展項目改造工作。一般而言，進行礦用通風機的節能改造可選方案相對靈活，各項節能技術所達到的節能效果也不盡一致。目前較為常用的煤礦通風節能技術主要是改變通風機機型、改造管路設計、調節運行狀態等進行改造處理。

為達到較為理想的節能效果，較為可行的方案是對通風機的工作區間做出自動化調整，可選用的方法有：1.改變通風設備入口阻力，節流調節。節流調節大多是在通風機轉速保持恒定的狀態下進行的，通過改變入口調節閥的角度來控制進口阻力，進而來調整其曲線，達到對流量的控制。通過具體分析發現，采用該方法，實操控制力差，效果并不顯著；2.采用液力耦合器進行通風設備運行速度調節。在電動機保持穩定轉動速度的狀態下，利用對耦合器泵輪及渦輪轉動速度的調節達到對通風機的轉速調控，其原理是通過液體傳導扭矩來實現對風機轉速的控制。經實踐檢驗表明采用這一種方法可達到一定的風機轉速調控效果，有著較為普遍的應用性。然而伴隨著相關技術的不斷發展，此項技術因其所存在的占地面積大、調速效果有限等不足而逐漸被新型技術所取代；3.應用變頻節能技術。和上述兩種較常用到的調節通風機運轉速度方法相比，這項技術不僅應用效果顯著且有著較高的成熟度，是當前實現煤礦通風機運轉速度精準調控的有效方法，可達到較為顯著的節能降耗效果。且此項技術的應用還具有典型的低成本特點，其關鍵是基于原基礎新增加了變頻器，在確保不新增額外成本費用的基礎上可實現對通風機運轉速度的有效調節，因此在當前的煤礦生產作業過程中這項技術的應用已十分廣泛。目前，變頻調速節能技術在煤礦通風機的節能方面得到了越來越廣泛的應用，已成為井下作業生產通風供給最常用到的一項技術手段，實現了對整體煤礦通風系統自動化水平的全面提升，降低了勞動強度。

結束語：不斷的將變頻節能技術運用在煤礦通風機中，對于有效的促進煤礦生產活動安全性的展開以及實現能源資源的有效節約都具有至關重要的作用。因此，我們應首先認識與了解通風機變頻技術節能原理和變頻技術在通風機運行中的重要作用，進而將變頻節能技術高效的應用在煤礦的通風機中，這樣就能提高整個煤礦生產的安全性。