張紅巖

【摘?要】礦用通風機是確保煤礦生產安全的一項基礎設備，借助于合理化的通風調控措施來為井下作業(yè)人員提供新鮮空氣，營造良好的作業(yè)環(huán)境。但同時也應注意到，礦用通風機具有運行功率大、效率低的顯著特點，且還要經(jīng)常性連續(xù)作業(yè)，這也就促使礦用通風機成為了煤礦生產過程中的主要耗電源頭。因而開展合理化的節(jié)能降耗技術研究，對于減少企業(yè)生產成本、提高經(jīng)濟效益有著巨大的現(xiàn)實意義。

【關鍵詞】通風機;變頻節(jié)能技術;節(jié)能效果;經(jīng)濟效益

中圖分類號：TD407?????文獻標識碼：A

1概述

長期以來，考慮到煤礦作業(yè)的特殊性，對于煤礦通風設備的型號選取大都是以大功率設備為主。在煤礦通風設備的運行過程中，對電力能源應用的低效化將會帶來巨大的能耗損失。因而，需盡快開展相關的節(jié)能技術研究并投入到實際應用中，以降低煤礦生產的電能耗損，減少生產成本支出，并最終促使企業(yè)勞動效率水平能得以持續(xù)提升，這一方面的問題將是當前廣大煤礦企業(yè)所亟需解決的一項主要難題。

2 變頻技術在通風機的應用中應考慮的因素

2.1 能源的節(jié)約

能源的節(jié)約是將變頻技術應用在通風機中時首要考慮的因素。因此，在選擇相應的變頻設備時，就應選擇直供式的變頻設備，并檢查設備的電壓是否和供電電壓一致，這樣才能提高整個設備的使用性能。對于變頻設備的使用，還應考慮其是否對高次諧波具有抑制作用，

避免其的使用影響其他設備的正常運轉。變頻設備作為煤礦生產中所使用的重要設備，其的運行安全性就在一定程度上影響著整個煤礦生產的安全質量。因此，對于變頻設備的選擇，

還應考慮變頻設備在使用時是否受正常電壓波動的影響，倘若受影響較大，就應避免對其的使用，否則就會給整個井下電網(wǎng)運行帶來影響。為了避免變頻設備在使用時出現(xiàn)鐵芯損害等問題，就可選擇使用能耗低但效率較高的變頻設備，充分的發(fā)揮出變頻設備的使用性能，以此來為礦井生產活動的安全性展開提供一個良好的環(huán)境。

2.2 可靠安全性能

為了提高變頻通風設備的安全可靠性能，在設置變頻設備的工作頻率時，就可設置相應的負頻率，確保發(fā)揮出變頻設備的使用性能。此外，還應根據(jù)風壓和風量的數(shù)值，對通風機的葉片位置進行合理調節(jié)，提高變頻通風設備的使用安全性。在礦井下，還應定期的開展反風演習工作，避免出現(xiàn)緊急情況下通風機不能正常工作的情況。此外，工作人員還應定期的檢查通風機設備的使用情況，確保井下的風量正常，以此不僅可以保障井下作業(yè)人員的人身安全，而且還能為后期維修和保養(yǎng)工作的展開奠定堅實的基礎。

3 變頻技術在通風機運行中的重要作用

3.1 軟啟動能夠延長通風機的使用壽命

將變頻節(jié)能技術應用在煤礦的通風設備中，無論是通風機的啟動，還是通風機的正常運轉，都不會對其產生影響，這樣也就證明了變頻技術在通風機中的運用具有一定的軟啟動性能。因此，變頻節(jié)能技術的使用，不僅可以實現(xiàn)對通風機的有效保護，而且還能延長通風機的使用壽命，這樣就能有效的提高煤礦的安全生產水平。

3.2 降低風機噪音

變頻技術的使用不僅具備延長通風機使用壽命的性能，而且還具備降低風機噪音的優(yōu)勢。通過對變頻技術的使用，通風機設備運行時所產生的噪音就會降低，以此就能給井下煤礦工作人員采礦工作的展開提供一個較為安靜的環(huán)境。

3.3 提高功率因數(shù)

就針對傳統(tǒng)的通風設備而言，倘若其在運行的過程中，存在無功率因數(shù)現(xiàn)象，就應安裝相應的無功率補償裝置，否則就會影響整個設備的運行性能。而變頻節(jié)能技術的使用，就無需安裝相應無功率補償裝置，這樣不僅可以節(jié)約裝置的安裝成本，而且還能提高通風設備的運行質量。

3.4 節(jié)約電能

在沒有使用變頻技術之前，對于通風機通風量的調節(jié)一般都需要使用電氣調節(jié)的方式，或者采用機械調節(jié)的方式，但是這兩種方式的使用對于電能的消耗較大，進而就會造成大量電力資源的浪費。而通過在煤礦通風設備中使用變頻節(jié)能技術，就能降低對能源資源的消耗，促進通風機能夠在運行的過程中實現(xiàn)風量的自動調節(jié)，這樣不僅可以提高整個設備的運行性能，而且還能避免造成電能資源的浪費，以此就能促進資源的可持續(xù)發(fā)展。

4通風機變頻調速應用研究

4.1 變頻器和 PLC 的選擇

變頻器的正確選擇對于實現(xiàn)通風機最佳運行性能和最大節(jié)能效果具有重要的作用。當前，市場上的變頻器可分為交 - 交變頻器和交 - 直 - 交變頻器兩類，前者又稱為直接式變頻器，即可將工頻電流直接轉換為可調電流，后者稱為間接式變頻器，是通過將工頻電流轉為直流再轉為可調電流的變頻器。PLC 主要由中央處理器、輸入 / 輸出單元、存儲器、電源等單元組成，中央處理器起到數(shù)據(jù)的控制、程序的存儲、故障的診斷、信息錯誤的處理等作用，是 PLC 的核心控制單元。根據(jù)實際，決定選用 s7-200 型 PLC，其優(yōu)點是成本低廉、運行穩(wěn)定、尺寸小、存儲能力大、計算速度快、易于更換，且可實現(xiàn)在線程序編輯。考慮到所研究所用通風機特點，決定采用 PLC 通訊方式對變頻器進行控制。

4.2 PLC 變頻調速系統(tǒng)設計

PLC 控制包括控制主程序、各子程序和中斷程序等部分，其中主程序實現(xiàn)各個程序的控制和電動機變頻調速的控制，子程序和中斷程序實現(xiàn)控制系統(tǒng)的過載、過壓等保護作用和程序啟動的初始化檢查等。在 PLC 主程序啟動前，相應子程序作用進行自檢，若正常則啟動主程序進而實施電動機變頻調速，同時根據(jù)所測現(xiàn)場瓦斯情況來實現(xiàn) PLC 相應控制程序的啟停。根據(jù)規(guī)定，電動機附近 20 m 范圍內瓦斯?jié)舛炔辉试S超過 1.5%，否則立即切斷電源。鑒于現(xiàn)場條件的多變性，且隨著采掘工作面的不斷下延，采掘區(qū)域瓦斯?jié)舛茸兓^大，故對瓦斯?jié)舛葏^(qū)域進行模糊劃分，在相應的瓦斯?jié)舛葏^(qū)域內設定相應的電源頻率，進而改變通風機的風量來實現(xiàn)現(xiàn)場所需風量的控制。根據(jù)通風機工作地點情況，將瓦斯?jié)舛?分 為 0 ～0.5%、0.5% ～0.8%、0.8% ～1.0%、1.0%～1.3%、1.3%～1.5%和>1.5%六個區(qū)域等級，其對應的電源頻率分別為 31 Hz、35 Hz、40 Hz、45 Hz、50 Hz 和 0，相應的變頻器輸出電壓分別 6V、6.8 V、8 V、9.2 V、10 V 和 0，其中當瓦斯?jié)舛瘸^ 1.5%時，程序自動中斷，電動機停電。

5應用效果分析

在通風機實行變頻調速前月耗電 12.2 萬 kWh，采用變頻調速后降低了約 7 萬 kWh，根據(jù)當前電價0.8 元 / kWh，計算可得通過通風機的變頻調速，可節(jié)約電費約 5.6 萬元 / 月。由此可知，通過變頻調速可大幅度節(jié)約通風機所耗電能。另外，通過變頻調速技術的應用，可有效提高通風機的運行穩(wěn)定性和使用壽命，對于煤礦節(jié)支降耗具有重要的作用。另外，鑒于煤礦所用大型機電設備較多，鑒于變頻調速的優(yōu)越性，可考慮在通風、提升運輸和排水等系統(tǒng)應用，有利于提高礦井自動化和智能化水平，為礦山節(jié)約大量的電能資金投入，具有積極意義。

結束語

不斷的將變頻節(jié)能技術運用在煤礦通風機中，對于有效的促進煤礦生產活動的安全性展開以及實現(xiàn)能源資源的有效節(jié)約都具有至關重要的作用。因此，我們應首先認識與了解通風機變頻技術節(jié)能原理和變頻技術在通風機運行中的重要作用，進而將變頻節(jié)能技術高效的應用在煤礦的通風機中，這樣就能提高整個煤礦生產的安全性，進而就能有效的減少企業(yè)的生產成本，確保提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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[3]周 博，王 浩.基于 PLC 的通風機智能變頻調速系統(tǒng)[ J].煤礦機電，2012，（5）：110 - 112.

（作者單位：山東能源棗礦集團田陳煤礦）