變頻節能技術在煤礦通風機中的應用

蒙應繁

摘要：通風機在運行中主要是通過電動機推動運轉，根據煤礦生產區域最大風量選用相應的通風機，在應用中會導致通風機處于低負荷運行狀態。由于通風機運行功率較大，耗電量較大，會導致通風系統運行紊亂，對生產過程的穩定作業具有負面作用。近些年隨著電子控制技術的全面發展，可以合理應用交流變頻調速技術，通過此項技術應用，能實現通風機電動機無級調速，對風量傳遞實現有效控制，實現礦井生產節支降耗的發展目標。

關鍵詞：變頻節能技術;煤礦通風機;應用

引言：礦用通風機作為煤礦安全生產所需的基礎性設備，其不僅可以為礦井人員提供充足的空氣，而且還能凈化井下的空氣環境，確保提高整個煤礦生產的安全性。但是，礦井通風機在使用的過程中，具備運行功率大以及運行效率等缺點，這樣就影響了整個煤礦生產的效率。因此，我們就可將變頻節能技術有效的應用在煤礦通風機中，降低煤礦企業的生產成本，實現能源的有效節約，以此就能提高煤礦企業的經濟效益。

1.煤礦通風機應用變頻技術的運行方案

1.1無旁路系統的設計

在單電動機通風機設計中，主要以變頻器、電源柜、通風機等設備為基礎進行建立，其中，電源柜為其應用實踐提供充足電源。變頻器運行停止之后會斷開電源，并通過變頻器輸出柜對通風機電動機進行調速，完成對功率的調控，促使變頻器運行調控靈活性與拖動成效能滿足應用要求。系統主電源通過電源柜變頻器完成多項供電處理操作，通風機電動效果為M1與M2，應用優勢更加突出，如圖1所示。

通過對通風機系統完整的運行過程進行深入分析，得出通風系統主要由兩臺通風機和一臺電動機構成。在變頻運動階段，需對旁路開關進行斷開處理操作，保證電源能通過電源柜，建立完整的變頻器供電結構[1]。相關技術人員對輸出通風機各項參數進行判定，需深入分析工頻旁路運行成效。當變頻器運行處于中斷狀態，需綜合分析輸出柜運行現狀。在系統中添加旁路結構，在運行體系綜合維護過程中，要確保風機運行安全性能有效提升。無旁路系統在設計過程中要融入變頻器、變頻輸出柜等，能適應電動機運行要求。變電器電源主要是通過電源柜輸出，在暫停狀態時能直接切斷電源，提升系統管理成效。通風機系統通過安排備用與應用，能對周邊旁路開關進行合理處理，促使主電源柜變頻器供電應用效果更高。

1.2旁路系統的設計

系統中的旁路系統設計，主要是將變頻器、電源柜、通風機電動機等設備進行有效組合匹配。在具體設計過程中，動力電源來源主要是電源柜。通過斷開電源連接對輸出柜變頻器等進行隔離處理。將斷路器與通風機結合應用，以保證在輸出側不會產生大量的人工電源，對處理成效進行控制。這樣發生故障之后不會產生較大偏差，能對設備變頻器損壞問題進行合理控制。在系統運行過程中，要對相關技術設計進行分析，確保無中斷現狀下對旁路管理。通風機在運行處理過程中，通過主電源能為電源柜變頻器提供運行動力。建立完善的維護措施與處理結構，提升設備運行效率與節能成效。

2.煤礦通風機變頻調速的應用研究

2.1變頻器與PLC選用

變頻器合理選取對提升通風機基本運行性能以及節能成效具有重要促進作用。目前應用較多的變頻器主要能分為交-直-交變頻器與交-交變變頻器兩種。前者是間接式變頻器，基于工頻電流轉為直流之后再轉為可調電流，后者是直接式變頻器，是將工頻電流轉為可調電流?，F階段對礦井生產基本要求以及通風機基本特性提出了更高要求，比如選用CS800-04系列變頻器，此類信號變頻器實際輸出功率值能達到260kW，基本運行頻率能保持在0～400Hz，其具有良好的過載、過速、過壓保護作用。PLC主要是由電源、存儲器、中央處理器等部分組成，其中，中央處理器能對數據有效控制，存儲多項程序，對各類故障進行精確化判斷，對錯誤信息進行有效處理，屬于PLC控制核心部分。結合實際應用要求可以選取S7-200型PLC，從實踐應用中能得出其運行安全性較高，尺寸較小，消耗成本較低，計算速度較快，便于更換[2]。

2.2PLC變頻調速系統的設計

如圖2所示，PLC控制系統中主要有各個子程序、主程序以及中斷程序等組成，其中主程序中多個組成程序能對電動機變頻調速進行有效控制。中斷程序以及子程序能實現控制系統的有效保護，對啟動程序進行初始化檢查。PLC主程序啟用之前，要通過各個子程序進行有效自檢。通過穩定啟動主程序能對變動機采取變頻調速控制，通過對煤礦施工現場瓦斯現狀進行監控，保障PLC控制程序能有效啟停。依照相關規定要求，在電動機周邊對瓦斯濃度進行有效控制，瓦斯濃度較高時需及時切斷電源。由于煤礦開采現場環境要素具有多變性，隨著開采面不斷延伸，挖掘區域瓦斯濃度會進一步變化，所以要在瓦斯濃度區域設定對應的電源頻率，依照通風量控制對現場用風量進行調控。比如將瓦斯濃度劃分為0～0.5%、0.5%～0.8%、0.8%～1.0%，對應的電源頻率為31Hz、35Hz、40Hz、45Hz等，實際輸出的電壓值為6V、6.8V、8V、9.2V。

3.應用成效簡述

通風機在未全面應用變頻調速之前月耗電量是12.2萬kWh，而通過實施變頻調速之后，經實踐檢測發現耗電量有效降低了7萬kWh，其實際節約電費量較多。由此可得，通過變頻調速可以全面控制通風機耗費的電能，其次應用變頻調速技術，能保障通風機穩定運行，延長應用壽命，對控制煤礦生產成本具有重要意義。同時，應用該技術，能保障煤礦現代化生產效率以及智能化生產水平全面提升，并能對礦山生產電能資金投入進行控制，推動現代化煤礦全面發展[3]。

結論：

簡而言之，將變頻技術合理應用到煤礦主通風機中，能實現對變頻調速系統與檢測系統的有效應用，實現自我調節與控制，確保多項參數值能滿足預期設計要求。在煤礦開采中，通過變頻技術能全面提升變頻器運行效率，適應安全性發展要求，保障煤礦生產安全可持續進行，推動現代化煤礦發展，擴大煤礦生產效益。

參考文獻：

[1]王明敏.變頻節能技術在煤礦通風機中的應用分析[J].中國科技縱橫，2018（01）：190-190.

[2]馮宇，韓進.煤礦主通風機變頻節能技術的應用[J].煤炭技術，2019，34（08）：260-262.

[3]張一，仝瑞靈，陳磊等.煤礦機電設備中變頻技術的應用[J].科技傳播，2019（19）：97-97，89.