【摘 要】本文分析了煤礦傳統(tǒng)風(fēng)機在運行時存在的問題，為實現(xiàn)節(jié)能主要通風(fēng)機運行采用變頻控制降低了電力線路電壓波動；啟動時需要的功率更低；因其具有可控的加速功能和可調(diào)的運行速度；極大的保護(hù)了主要通風(fēng)機的正常運行，確保主要通風(fēng)機的安全高效運行。

【關(guān)鍵詞】文明礦井；主風(fēng)機；變頻技術(shù)

1.文明礦簡介

文明礦10KV供電線路為農(nóng)電，主電源526線路來自杜家村35KV站，在井上使用兩臺型號為FBCDZ NO.28/2×250型地面用防爆抽出式對旋軸流通風(fēng)機為井下供風(fēng)，整個礦井通風(fēng)機為變頻控制，抽出式通風(fēng)方式。

2.煤礦傳統(tǒng)通風(fēng)機運行過程中存在的問題分析

在生產(chǎn)過程中，礦井風(fēng)量需求及通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)情況是動態(tài)過程，需要對風(fēng)機工況進(jìn)行適時調(diào)節(jié)以滿足生產(chǎn)要求。煤礦主通風(fēng)機傳統(tǒng)的控制方式是風(fēng)機全速運行，通過調(diào)節(jié)風(fēng)葉安裝角度或風(fēng)門開度調(diào)整所需風(fēng)量。這種運行方式能耗大，約占煤礦能耗的15%～20%左右，并且調(diào)節(jié)不方便，前者需停機操作，且會對風(fēng)機效率產(chǎn)生影響，而風(fēng)門開度調(diào)整屬風(fēng)量節(jié)流調(diào)節(jié)，會造成能源的浪費。

3.風(fēng)機變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用原理

3.1變頻調(diào)速原理

運用變頻調(diào)速技術(shù)自動調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速的方法，可實現(xiàn)不改變風(fēng)機的效率，在各工況下不停機調(diào)節(jié)風(fēng)機風(fēng)量的目的。風(fēng)機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)則通過調(diào)整拖動風(fēng)機的電機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。異步電動機的轉(zhuǎn)速為

n=60f1（1-s）/p（1）

式中f1———電源頻率，Hz；

s———轉(zhuǎn)差率；

p———電動機磁極對數(shù)。

要改變轉(zhuǎn)速，采取的措施有3個方面：①改變轉(zhuǎn)差率s；②改變電機的極對數(shù)；③改變電源頻率f1。

然而，實際情況是一旦風(fēng)機的配套電動機選定，如不進(jìn)行特殊的處理，其p和s為定值，這時電動機的轉(zhuǎn)速將與供電頻率成正比，即電源的頻率越高，轉(zhuǎn)速就越高，反之，轉(zhuǎn)速越低。

3.2調(diào)節(jié)閥門與調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速節(jié)流下的節(jié)能分析

調(diào)節(jié)風(fēng)機風(fēng)量的方法主要有2種：一是風(fēng)門的開度恒定，調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速；二是電動機的轉(zhuǎn)速恒定，調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度。其中第1種方法即運用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)，根據(jù)變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機工況，在滿足風(fēng)量要求的情況下達(dá)到節(jié)能之目的。圖1為風(fēng)機的特性曲線與管網(wǎng)曲線圖。

圖中曲線H-Q-1，H-Q-2分別為風(fēng)機轉(zhuǎn)速為n1，n2時的風(fēng)壓—風(fēng)量特性曲線。h1，h2為管網(wǎng)特性曲線，管網(wǎng)特性曲線與風(fēng)壓—風(fēng)量特性曲線的交點即為風(fēng)機的工作點。以下分析2種調(diào)節(jié)風(fēng)量法的節(jié)能情況。

A點對應(yīng)的風(fēng)量為QA，風(fēng)壓為H1，是風(fēng)機的原工作點，將管道風(fēng)量從QA調(diào)到QB，用調(diào)節(jié)閥門和調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速2種方法進(jìn)行對比分析。

（1）閥門關(guān)小，調(diào)節(jié)閥門。管網(wǎng)特性曲線從h1變?yōu)閔2，風(fēng)機的特性曲線仍為H-Q-1，但風(fēng)機的工作點由點A變到點B，對應(yīng)風(fēng)壓由H1變到H2。假設(shè)風(fēng)機工作在A點時，效率最高，此時輸出風(fēng)量QA為100%。此時軸功率為P1，且P1與Q1，H1的乘積S1成正比，即P1∝SAH1OQA，當(dāng)需要調(diào)節(jié)風(fēng)量時，把礦井所需風(fēng)量從100%減少到額定風(fēng)量的60%，即從QA減少到QB時，如果用調(diào)節(jié)風(fēng)門的方法來調(diào)節(jié)風(fēng)量，將會使管道阻力曲線由曲線h1變?yōu)榍€h2。顯然，由圖1可知，用減小風(fēng)門的開度來調(diào)節(jié)風(fēng)量將會增加管網(wǎng)阻力值。此時，系統(tǒng)的工作點由原來的A點移至B點。風(fēng)機輸出風(fēng)量雖然降低了，但相對風(fēng)壓卻增加了，此時軸功率P2與面積四邊形BH2OQB的面積成正比，即P2∝SBH2OQB

（2）若調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機轉(zhuǎn)速由n1降到n2。根據(jù)風(fēng)機參數(shù)的比率定律，可得出在轉(zhuǎn)速為n2工況下的風(fēng)壓—風(fēng)量（H-Q-2）特性曲線圖，此時，風(fēng)機在C點處運行。

可見，在保證同樣風(fēng)量QB的情況下，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可使風(fēng)壓大幅度降低到H3，此時的軸功率為P3，H3與QB乘積的面積為SCH3OQB。

比較在2種情況下得到風(fēng)壓與風(fēng)量乘積，用圖形面積可以直觀得到：SAH1OQA>SAH1OQA，顯然P2>P3，即采用變頻調(diào)速的方法在獲得同樣風(fēng)量的情況下，電機的軸功率得到了明顯降低。由此可見，用調(diào)速的方法來控制風(fēng)機工作狀態(tài)的節(jié)能效果十分有效。與調(diào)節(jié)風(fēng)門后的P2與P1相比，減少不明顯。

4.煤礦風(fēng)機變頻節(jié)能實現(xiàn)

使用變頻控制技術(shù)時可達(dá)到同時啟動和停止的效果，而需要工頻控制時又可以分別啟動，平時工作時主要抽出式對旋軸流通風(fēng)機由變頻控制運轉(zhuǎn)，另外1臺可待機備用。每臺對旋軸流通風(fēng)機又分別具有工頻、變頻控制功能，工頻控制為變頻控制的備用。通過2臺對旋軸流通風(fēng)機的相互配合及變頻控制與工頻控制相結(jié)合的方式來確保礦井通風(fēng)安全，一次側(cè)接線如圖2所示。

4.1具有變頻器跳閘抑制功能、過電流抑制功能、過電壓抑制功能，根據(jù)負(fù)載調(diào)整所需的加速時間和減速時間，減少了跳閘的發(fā)生，提高了風(fēng)機運行的安全性。

4.2具有可編程序運行功能，實現(xiàn)簡易順序控制功能，可以簡化上位裝置和周邊回路，節(jié)約了控制柜空間，降低了成本，提高了變頻控制柜可靠性。

4.3采用冷卻風(fēng)扇、平滑電容等長壽命部件，具有壽命診斷功能，可以發(fā)出預(yù)告信號，提示在這些部件發(fā)生故障前對其進(jìn)行更換，提高了變頻器的可靠性。

4.4一個按鈕即可實現(xiàn)變頻器的緊急切斷，不通過變頻器的CPU，通過硬件就可以切斷輸出，從而實現(xiàn)高可靠性緊急切斷，保證應(yīng)急停風(fēng)機的要求。

5.結(jié)語

采用變頻調(diào)速的轉(zhuǎn)速控制法在調(diào)節(jié)風(fēng)機負(fù)載運行狀態(tài)時，能改變風(fēng)機的性能曲線，使風(fēng)機始終運行在高效區(qū)，提高風(fēng)機的運行效率。變頻調(diào)速則可以通過變頻改善啟動特性，減少電網(wǎng)沖擊。通過變頻可控制無附加轉(zhuǎn)差損耗，效率高且調(diào)速范圍寬。

參考文獻(xiàn)

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