浅析矿井通风机变频技术应用与节能

浅析矿井通风机变频技术应用与节能
【摘要】本文从矿井通风机变频技术的优势出发，阐述了变频技术在矿井通风机中的应用技术的可行性以及其巨大的经济效益，希望通过此次的阐述分析，来实现变频技术在矿井通风机中的大力应用及推广。

【关键词】矿井通风机；变频技术；社会效应；节能分析
节能降耗是我国经济可持续发展的重要政策之一。

矿井生产所必备的水泵、风机等设备运行时间长、功率大，在传统控制方式下，往往设备的运行具有较高耗能的特点。

通风机作为矿井的主要固定设备之一，担负着向井下输送新鲜空气、确保矿井安全生产、排除污浊气流和粉尘等重任。

随着近年来国家对煤矿安全及经济效益的日趋重视，矿井自动化管理及机电设备运行控制系统对矿井企业的安全发展是十分重要的。

而通过将变频技术应用于矿井通风机中，不但实现了通风的有效管理，而且还可起到防止安全事故发生，提高通风机的运行效率等功能优势。

基于此，本文对变频技术的优势及其在矿井通风机中的应用和节能效果作如下阐述分析：
1、变频技术的优势
变频技术的主要优势为：1)调速效率高：变频调速的特点是在频率变化后，电动机仍在该频率的同步转速附近运行。

基本上保持额定转差率，转差损失不增加。

变频调速时的损失，只是在变频装置中产生的变流损失以及高次谐波的影响，使电动机的损耗有所增加，相应效率有所下降。

总之，变频调速是一种高效调速方式。

2）调速范围宽：一般可达10:1(50～50Hz)或20:1(50～2.5Hz).并在整个范围内均具有较高的调速装置效率，所以变频调速方式适用于调速范围宽，且经常处于低转速状态下运行的负载。

3）必要时，变频装置可以退出运行，该由电网直接供电。

这对风机的安全经济运行是很有利的，如万一变频装置发生故障，就退出运行，不影响风机的继续运行；又如在接近额定频率(50Hz)范围工作时，由变频装置调速的经济性并不高，变频装置可以退出运行，由电网直接供电，改用节流等常规的调节方式。

4）操作简便，风机由原来8分钟至10分钟启动完成，变频后只在1分钟内风机就可以正常运行。

同时风门能随风机一起自动开启。

5）根据矿井风量需求，能够及时调整实用风量。

常与机电设备打交道的技术人员都知道电动机的调速节能是电动机系统节能工程中关键的措施之一，对于常处在额定负载附近工作的电动机，发展高效率的电动机是节能的一个方面，其节能效果是很好的。

但在很多情况下，电动机所拖动的负荷是变动的，因此电动机可能有一部分时间处于轻负荷运行状况。

此时电动机效率低，造成能源浪费。

如果电动机按输出负载的最佳转速运行，则所提高的效率比高效电动机的效果更大。

通过流体力学原理可知，风机与电机转速的一次方成正比，压力与转速的二次方成反比，风量与压力之积为负载功率。

因此拖动风机的交流电动机的功率与转速的三次方成正比。

可是过去调节风机的风量都是靠调节风门或风叶的角度来实现的。

这样，当流量减少时，电动机的功率却没能降下来，一部分能量损耗在风门或风叶上。

若用可调速的交流电动机，使电动机的转速随着所要求风量的减少而减少，则交流电动机能耗将大幅度下降，从而可节约大量电能，一般可节约大量电能在20%至50%之间。

实践证明我矿由高压6kv、电机功率475kw变为低压500v、电机功率280kw交流变频启动后平均每月可节电两万度左右，其节能效果非常显著。

由图可知，不同调节方式下风机的效率。

在风机的流量由100%下降到50%时，变速调节与采用风门挡板调节方式相比，风机的效率平均高出30%以上。

因而，从节能的观点来看，变速调节方式为最佳调节方式。

2、风机节能技术途径
(1) 风机及其系统能耗分析风机所耗能量W按下列公式计算：
由此得知，风机的能耗主要取决于工艺所需风量、压风、运行时间和系统效率等参数。

因此，在满足工艺要求的前提下，通过对上述参数的调整，就是最大地降低风机的电能消耗，这就是风机系统节能的基本原理。

简言之，风机系统节能可以从以下方面入手：减少工艺所需风量Q；缩短通风时间t；降低所需风压P；提高电动机效率；提高电机与风机之间的传动效率；提高风机效率；提高有效风量率；合理调节风机运行工作状况等。

（2）风机及其系统的节能措施
1）减少工艺所需风量及漏风，挖掘系统节能潜力。

2）降低风压，提高有效风量率。

3）合理调整风机的运行工作状况。

从上述分析不难看出，变频技术应用于矿井通风机风量调节中，不但技术可行，而且还可以实现很好的节能效果，收到很好的经济效益。

在变频技术日趋成熟的今天，变频器往往作为整体单独的设备直接在市场上出售。

只需将变频器买来，接入相应电路中，再对其进行相应的软件设置即可实现。

将变频技术应用到矿井风机中，不但节约了能源，而且还可根据巷道风量需求方便的进行调速，其应用效果非常理想。

总而言之，将变频技术应用于矿井通风机中，其技术成熟，且可靠性高，且可产生巨大的社会效益及经济效益，非常值得在矿业系统中大力推广。

参考文献
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[2]朱宏,李中华,李继平.浅析煤矿通风系统优化改造技术的应用[J].煤炭工程,2008,8:56-58．。