摘要：煤矿生产过程中机电设备的应用随处可见，由于煤矿开采机电设备数量庞大、类型多样，所产生的能耗问题叫较为严重，特别实在煤矿通风系统中，机电设备工作压力较大，在此背景下应用变频节能控制技术能够起到很好的节能效果。下面文章就对变频节能控制技术在煤矿通风中的应用展开探讨。
关键词：变频节能；节能控制；控制技术；煤矿通风
引言
在当前科学技术不断进步和快速发展的背景下，很多新型的技术被广泛应用在各个领域中，这些技术在应用时的整体效果普遍比较良好，所以受到了人们的广泛关注和重视，在很多领域中都实现了合理利用。由于我国本身就是煤矿资源消耗大国，人们近年来对煤矿资源的整体需求量也一直在不断增加，煤矿企业在日常运作和发展过程中，为了从根本上可以满足人们在日常生活中对煤矿资源的个性化需求，一直在积极引进和利用一些先进的技术手段。
1变频技术概述
变频技术的本质是一种能够把直流电逆变成不同频率的交流电的转换技术，变频器设备作为整个变频技术的主要支撑，其主要运用工作电流频率的改变实现控制交流电，整个过程当中只有频率发生变化，电能不变化。变频器的主要作用是改变电源中的电压，从而实现调节与变化，并能够使正常工作下的电流电压得到保障。这属于一种比较节省的变频技术，不但可以控制好能源耗损，还可以减少使用设备的时间，因此被广泛应用。煤矿企业机电设备在具有应用过程当中，变频器当中的整流部分可以直接把电源所发出的电流转变成为直流电，使直流电在直流环节中可以控制以及储能，改善电能耗损问题，然后再次通过逆变把直流电转变成为交流电，这是电动机正常运转的基本保障。随着科技快速发展，变频器的功能更加先进，变频技术已经成为了煤矿机电设备当中不可缺少的重要内容，不但能够减少机电设备的耗损，还有效提升了工作效率。以往，大多数煤矿企业基本都采用交流电发动煤矿机电设备工作，致使大量资源被浪费。但是在煤矿机电设备中使用变频技术之后，交流电的速度出现了巨大变化，大大减少对电能的耗损。
2变频技术在通风设备中的应用现状
在通风设备中的应用煤矿工程一般都位于通风较差的环境中，并且需要工作人员长期处于这个环境下，因此，通风设备在煤矿工程中占据着非常重要的作用。由于通风设备的作业时间长，所以通风设备往往需要花费大量能源来维持运转，它在整个煤矿工程中都属于高耗能都设备。为了降低通风设备的耗能，必须要在其中加入变频节能技术，在当前阶段，已经有越来越多的企业认识到了变频节能技术的重要，并且将其加入到了通风设备中去，因此，大多数煤矿企业中的传统通风设备都已经被取代了。加入变频器后的通风设备拥有更高的灵活性，它改变了过去那种恒定运行的通风方式，而是变成了可以随着工程实际情况而不断改变的通风方式，它不但能对通风量进行有效的调节，还能减少对通风设备的磨损，将电功率进行有效的分配，从而实现节能的目的。
3变频节能控制技术在煤矿通风中的应用分析
3.1合理配置通风装置及设备
首先，煤炭企业应该对井下开采通风设备进行合理配置，对通风设备的数量及功率进行科学调整，在符合生产作业需要前提下，最大限度将提高效率放在第一位。配置的基本准则是根据井下实际情况及空间布局，在配置数量上必须结合现场实际需求，并对数量的合理性进行认真研究，对无需进行配置通风设备的位置一定要消除配置，尽量做到通风设备数量既满足实际需求又符合节能要求。其次，在对井下开采通风设备配置时应该注重“人工控制设备”的添加及安装，通过人工控制设备的安装可以使井下技术及管理人员根据实际情况进行控制调节，在通风较好的情况下可以关闭少许设备，达到节能效果。最后，应该对变频装置进行合理配置，变频装置起到控制及调节电流、电压的重要作用，通过对电流、电压的合理调节可以使电能供应更加充足并做到节能。
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3.2煤矿主通风机变频驱动调速系统改造
目前，煤矿主通风机变频驱动系统的调节是远程的控制来实现，主要有三个元件构成：PLC控制器、变频器、风压及温度传感器。这三个元件形成了系统性组合回路，该组合回路必须配备设备来远程控制和调。该三个元件构成的组合回路组成了变频驱动调速系统，运行原理是利用压力及温度传感器来对主通风机的供风量进行分析和计算，结合井下和地面的风压平衡，安装传感器在在通风管道出口处，传递风量和风压信息到PIE控制系统，而后调节风机的运转速度，变频器在整个系统回路中起到的改变运转频率的作用，既能降低能耗，又能保证通风量，保障了煤炭的安全生产。
3.3变频技术在煤矿主擅风机节能改造升级过程中的利用
风机在运行过程中，其自身的风量、转速之间呈现的是正比关系。而风机在运行过程中会承受的压力与其自身的转速平方之间也会呈现出正比的关系。但是在与实际情况进行结合分析的时候，发现流量与压力的乘机，也就是风机在实际应用过程中所呈现出的轴功率值。由此可以看出，风机转速的三次方与其自身的轴功率之间可以实现正比的关系。在与实际情况进行结合分析的时候，发现在具体操作过程中，要采取有针对性的措施，实现对风机转速的完善和强化。这样做的根本目的是为了促使风机在整个输出过程中的功率可以发生变化。所以在这种背景下，可以对变频调速设备在运行过程中的整个转速情况进行是的调整，这样可以实现对矿井内部风量的优化和完善，同时还可以将变频技术在其中的应用作用充分发挥出来。
3.4变频器与PLC选用变频器合理选取
对提升通风机基本运行性能以及节能成效具有重要促进作用。目前应用较多的变频器主要能分为交-直-交变频器与交-交变变频器两种。前者是间接式变频器，基于工频电流转为直流之后再转为可调电流，后者是直接式变频器，是将工频电流转为可调电流。现阶段对矿井生产基本要求以及通风机基本特性提出了更高要求，比如选用CS800-04系列变频器，此类信号变频器实际输出功率值能达到260kW，基本运行频率能保持在0～400Hz，其具有良好的过载、过速、过压保护作用。PLC主要是由电源、存储器、中央处理器等部分组成，其中，中央处理器能对数据有效控制，存储多项程序，对各类故障进行精确化判断，对错误信息进行有效处理，属于PLC控制核心部分。结合实际应用要求可以选取S7-200型PLC，从实践应用中能得出其运行安全性较高，尺寸较小，消耗成本较低，计算速度较快，便于更换。
4效益情况的分析
第一，当低频起动时，我们可以减少风机和电机的负荷影响，大致是50Hz，这样做可以使风机的动性能更加稳定，同时有效的减少了其他因素的干扰以及破坏。此外，通过这一修改，电机设备不需要在额定转速内操作，以确保其运行平稳、有效地降低系统的机械损耗，并且经济方面减少了不少的费用，修理起来也方便了很多。使用说明书也提高了很多。第二，由于变频技术以及变频设备的应用使得矿井风量的调整变得越来越简单，通风性能也有所提高。只需要几分钟就可以调整风量。最后，保护功能的不断完善，使设备的故障和维修次数不断减少。
结语
将变频技术合理应用到煤矿主通风机中，能实现对变频调速系统与检测系统的有效应用，实现自我调节与控制，确保多项参数值能满足预期设计要求。在煤矿开采中，通过变频技术能全面提升变频器运行效率，适应安全性发展要求，保障煤矿生产安全可持续进行，推动现代化煤矿发展，扩大煤矿生产效益。
参考文献：
[1]王明敏.变频节能技术在煤矿通风机中的应用分析[J].中国科技纵横，2014（1）：190.
[2]王德干.变频节能技术在煤矿通风机中的应用[J].能源与节能，2018（10）：87-89.
[3]王辉.变频节能技术在煤矿通风机中的应用[J].建筑工程技术与设计，2018（33）：519：.
论文作者:穆海洋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/13
标签：煤矿论文; 通风设备论文; 变频器论文; 技术论文; 节能论文; 风量论文; 风机论文; 《基层建设》2019年第31期论文;