主通風機變頻調整節能研究

石永紅

摘 要：本文重點探討了主通風機變頻調整節能技術，以貴州興安煤業有限公司為例進行了深入分析。首先明確了工程概況，然后分析了礦用主通風機在節能方面存在的主要問題，概述了變頻節能技術及工作原理，總結了變頻調整節能技術在煤礦主通風機中的應用優勢，旨在為相關研究提供借鑒。

關鍵詞：煤礦;主通風機;變頻;節能

中圖分類號：TD724文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2019）11-0100-02

Absrtact： This paper focused on the energy-saving technology of frequency conversion adjustment of main fan， and took Guizhou Xing'an Coal Industry Co.， Ltd. as an example for in-depth analysis. Firstly， the general situation of the project was clarified， then the main problems in energy saving of the main mine ventilator were analyzed， the working principle of frequency conversion energy saving technology was summarized，and the application advantages of frequency conversion adjustment energy saving technology in the main mine ventilator were summarized， in order to provide reference for relevant research.

Keywords： coal mine;main fan;frequency conversion;energy saving

由于生產條件的特殊性，煤礦企業需要做好井下通風工作。礦用通風機的工作運行情況影響通風質量，保障礦用通風機處于正常運行狀態是保障煤礦生產安全的前提。利用礦用通風機對風量進行科學合理調控，能夠為井下工作人員提供新鮮空氣，營造良好的工作條件。但需要注意的是，礦用通風機功率非常大，運行過程消耗電能較大，效率不高，其中，主通風機是煤礦生產系統的高耗能設備之一。因此，為了切實提高井下通風質量，礦用通風機必須連續運行。在倡導節能減排的背景下，煤礦企業有必要在保障通風質量的前提下，做好主通風機運行節能研究，通過變頻調整實現主通風機的節能操作[1]。

1 工程概況

貴州興安煤業公司年產120萬t，自2010年3月起處于工頻運行狀態。隨著時間推移，井下巷道年久失修，特別是回風出現嚴重形變，斷面明顯縮減。風機運行遠遠偏離了有效工況位置，風阻大，風機震動明顯，各類故障頻發，嚴重威脅了礦井生產安全，不利于企業順利開展機電管理工作。為了有效解決這一問題，降低風機故障發生率，保障主風機運行可靠、安全、經濟，該企業自2017年3月開始著手變頻控制改造，實現了主風機工頻控制朝著變頻控制地有效轉變，為廣大煤礦企業引進先進的節能技術開辟了嶄新道路。

2 礦用主通風機在節能方面存在的主要問題

礦用主通風機在節能方面存在的問題突出。煤礦企業在平時生產過程中，有效應用通風機節能技術能夠極大節約電能，有效降低整體耗能。但是，反思當前煤礦生產中主通風機的運行現狀，在節能方面做得并不到位。首先，消耗電能量巨大，煤礦正式投入生產運行的初期階段，對風量的需求并不大，但設計與實際出入較大，設計余量比較大，在很長一段時間內，往往是供大于求，產生了較大的能量損耗，造成很多不必要的成本浪費。其次，啟動難度系數大，機械受損率高，主通風機如果采用直接啟動的方式，電流大，消耗時間長，使設備處于嚴重的絕緣危險中，嚴重縮短通風設備的使用壽命。最后，系統本身自動化水平不高，風機設備風葉角度調整需要人工手動操作，不能結合生產實際及時有效調控風量，從而出現很多不必要的浪費。

3 變頻節能技術概述

變頻節能技術主要是基于微電子技術運用，適當調整設備電機電壓和頻率，保障電機運行速度，實現節能降耗。變頻節能技術調速方式多，范圍廣，效率高，結構簡單，耗能低，在各行各業中都有所涉及，在煤礦生產中的機械設備中具有廣泛應用。

應用變頻調整節能技術，能夠實現對風機轉速的自動調整，保障風機效率不變，工作狀態正常，合理調控風量。此外，調節風機轉速可以借助風機電機轉速調整方法實現。

4 變頻調整節能技術在煤礦主通風機中的應用優勢

4.1 極大降低了主通風機的電能消耗

將變頻調整節能技術有效應用于煤礦主通風機中的優勢突出，極大降低了主通風機的電能消耗。由于煤礦生產強度越來越大，所以煤礦主通風機長時間處于滿負荷運行狀態，再加上礦井工作面多，每一個區域都需要風量，但是對風量需求極大不同，因此，主通風機需要消耗巨大的電能維持運行。煤礦企業引進變頻節能技術，可結合工作面，在滿足風量實際需求的基礎上開展工作，極大地降低了風機電能損耗[2]。

4.2 延長主通風機的綜合使用壽命

變頻調整節能技術能夠極大延長主通風機的綜合使用壽命。如果使用工頻調節，那么啟動過程會產生較大的電流，且電流遠遠超出主通風機的限定范圍，容易損壞設備。通過使用變頻節能技術取代工頻調節，能夠實現設備軟啟動，啟動瞬間電流處于額定范圍內，防止電流過大對設備本身造成的損壞。

4.3 減少主通風機產生電機過熱情況

煤礦企業利用變頻調整節能技術能夠有效減少主通風機電機過熱情況。主通風機的電機磁通量是固定不變的，可以避免發熱情況出現，保障煤礦主通風機處于安全穩定的運行狀態。

4.4 對風量控制實現自動化

結合大量的煤礦生產實際分析可以發現，在傳統的煤礦生產中，工頻電流保障主通風機運行，這樣一來，為了滿足不同工作面對風量的具體需要，必須借助人工手動調節擋板的方式調控風量，降低了工作效率，有的還無法滿足工作面的實際風量需要。而將變頻調整節能技術取代工頻電流，則可以輕松解決上述問題，借助變頻調整節能技術保障主通風機實現變頻調速，有效調整風量自動控制工作，能夠極大滿足煤礦井下不同工作面對風量的不同需要。

5 變頻調整節能技術在煤礦主通風機中的應用

5.1 合理選擇風機風量調控方式

將變頻調整節能技術應用于主通風機的控制中，能夠有效節約能源，同時提升工作效率，符合現代煤礦企業的生產需要。合理應用變頻調整節能技術，首先應該科學選擇風機風量的調控方式，在煤礦生產過程中，應該結合實際生產需要，適時調整風機的工作狀況，因此，礦井通風網絡以及風量需求并不是固定不變的，而是處于時常變動的狀態。基于此，煤礦企業應結合負壓值的變化情況融入變頻調速技術，實現風機轉速的自動化調控，保障風機正常運行的基礎上有效調節風機風量。此外，企業在選擇變頻器時，應該考慮主扇風機電機的額定電流值，保障電壓等級和電動機及電源額定電壓的要求相匹配。

5.2 明確變頻控制方案與控制方式

變頻調速器在煤礦主通風機運行中的使用率越來越高，能夠有效延長主通風機設備的使用壽命，減少設備能源消耗。一般來講，煤礦通風選擇兩臺防爆抽出式對旋軸流通風機，借助變頻控制技術可以同時啟動兩臺通風機，同時關閉效果，以工頻控制方式進行，或者分開啟動。

5.3 做好煤礦主通風機變頻節能技術改造

在煤礦主通風機中直接安裝變頻設備或調節主通風機葉輪葉片的角度，是煤礦企業主要的通風機改造方式。上述兩種方式都有優缺點，前者雖然能夠有效調控風機功率和風量，但是前期投入大;后者改造成本不高，但是沒有實質性降低能耗。從煤礦企業的長遠發展來看，前者改造方式比較適合當前的煤礦企業，雖然前期改造成本高，但是經過大規模改造后，主通風機的能耗極大降低，能夠保障煤礦生產企業可持續健康發展，從長遠角度來看，經濟效益最高。

6 結語

隨著科學技術的進一步發展，機電設備變頻調控技術將越來越成熟，越來越完善，將變頻調整節能技術有效應用在煤礦主通風機的運行控制中，不僅對礦井通風條件起到了有效的改善作用，同時也取得了理想的節能效果。結合礦井實際通風量的需要，合理調整通風機運行，對促進煤礦企業可持續健康發展水平具有很強的推動作用。

參考文獻：

[1]楊雷.煤礦主通風機變頻節能技術淺析[J].機械管理開發，2017（2）：103-104.

[2]劉樂毅.淺析大寧中央風井主通風機變頻節能方案[J].能源與節能，2015（2）：80-81.