廖日忠 薛寧超

【摘 要】 針對國內(nèi)煤礦主扇風機普遍存在大馬拉小車，效率低，調(diào)風量困難的問題，提出進行變頻調(diào)速節(jié)能改造的方法，經(jīng)理論計算及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)表明，改造后的主扇風機，節(jié)能效果明顯。

【關(guān)鍵詞】 變頻 礦井 主扇風機 節(jié)能改造

主扇風機是煤礦生產(chǎn)中的最主要用電設(shè)備之一，具有功率大、運行不間斷，可靠性要求高的特點。其配置常按煤礦生產(chǎn)周期中最大需求風量并預(yù)留余量，實際生產(chǎn)中，需求的風量普遍遠小于額定的風量，常用通過調(diào)整葉片角度或風閥開度使得風量與生產(chǎn)相匹配。但風機葉片角度調(diào)整工作量大，風機效率降低；風閥開度調(diào)節(jié)方法簡易，但是節(jié)能效果差，有大量的能量浪費到風機擋板上。而變頻調(diào)速技術(shù)，可以徹底解決以上問題，既操作簡單、可實時調(diào)整，節(jié)能效果又好。

1 變頻技術(shù)原理

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。它是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度或幅度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的，從而實現(xiàn)電動機電壓和頻率的平滑變化。

根據(jù)其原理可分為交一交變頻器和交一直一交變頻器。

交一交變頻器是將頻率固定的交流電源直接變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電源.其主要優(yōu)點是沒有中間環(huán)節(jié)，變換效率高。但其連續(xù)可調(diào)的頻率范圍較窄，一般在額定頻率的1/2以下，故主要用于容量較大的低速拖動系統(tǒng)中。

交一直一交變頻器是先將頻率固定的交流電整流后變成直流，再經(jīng)過逆變電路，把直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電。由于把直流電逆變成交流電較易控制，因此在頻率的調(diào)節(jié)范圍，以及變頻后電動機特性的改善等方面，都具有明顯的優(yōu)勢，目前使用最多的變頻器均屬于交一直-交變頻器。變頻器通過控制系統(tǒng)，可調(diào)節(jié)輸入的電壓和頻率，進而控制電機運行狀態(tài)。

交一直-交變頻器原理如圖1所示。

2 變頻器主要功能

（1）軟啟動功能。變頻器可實現(xiàn)電機的軟起動，減小對電網(wǎng)和機械負載的沖擊，延長了電機和負載的壽命。

（2）保護功能。變頻器具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護功能及聲光報警功能。

（3）延長設(shè)備壽命。電機和負載低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運行，降低了設(shè)備的故障率，減少了噪聲對環(huán)境的影響。

（4）節(jié)能。在水泵和風機等負載中，傳統(tǒng)通常采用閥門或擋板來調(diào)節(jié)流量，這往往造成系統(tǒng)效率降低，造成大量能源浪費，若采用變頻調(diào)速，效率通常高達96%，節(jié)能效果明顯。

3 風機變頻調(diào)速節(jié)能原理

帶動風機轉(zhuǎn)動的電動機，其轉(zhuǎn)速與變頻后供電的頻率成同比例關(guān)系。當通過變頻使風機的轉(zhuǎn)速從Nl變?yōu)镹2時，風量Q、風壓H、功率P大致變化關(guān)系為：

Q2=Q1（N2/N1）

H2=H1 （N2 /N1）2

P2=P1（N2/N1）3

由上式可知風機（或水泵）流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。當需求流量下降時，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可以節(jié)約大量能源。例如：當流量需求減少一半時，如通過變頻調(diào)速，則理論上講，僅需額定功率的12.5%，如采用傳統(tǒng)的風門方式調(diào)節(jié)風量，雖然也可相應(yīng)降低能源消耗，但節(jié)約效果與變頻相比，則有天壤之別。

4 變頻器在主扇風機節(jié)能改造中的應(yīng)用

煤礦主扇風機一般采用兩套，一用一備，每套配備2臺對流風機，風機功率大，且365天不停運行，每年消耗大量的電能。由于煤礦實際生產(chǎn)所需的風量遠小于風機額定的風量，為了風量匹配，通常