王彦开
淮南矿业集团顾北矿
摘要：随着经济的发展，煤矿企业发展也越来越好。在煤矿日常设备管理中，主通风机变频控制项目已经逐渐趋于常态化，能为矿井风量管理和自动控制提供便利，并且为煤矿企业践行经济效益、生态效益和社会效益三者共赢提供保障。
关键词：煤矿；主通风机；变频技术
引言
变频调速技术虽然调节方便，但在过低频率运行存在弊端。要保证主通风机变频运行能获得高的效率，不能仅靠调低电动机运行频率来实现，必须采用叶片角度调节和变频调节相结合来完成。特别是当需要的风量、压力较低时，应采用减小叶片角度并采用较高频率控制电动机的方式来实现，这样不仅可使主通风机节能高效运行，也可大大提高电动机的使用寿命。
1煤矿主通风机上应用变频技术的意义
1.1优化整体系统的可靠性
主通风机的电气参数能对加速曲线予以判断，能在达到软启动效果的同时，集中考虑变频器偶然故障情况下旁路工频运行以及基本的启动方式。按照井下需求的实际风量和风压，对风机叶片进行及时调整，确保其能满足预先通风最佳状态后，结合主通风机特性曲线对最佳工况点予以判定，从而提高整体可靠性。另外，倒机也是要定期进行切换操作，保证维护保养工作的完整程度，在井下风量和风压相同的基础上，保证工作参数的调整结构满足实际需求。
1.2优化系统的节能效果
相较于传统的技术体系，主通风机应用变频技术，能有效满足节能目标。尤其是在变频器三相输出电压波形处理过程中，异步电动机的电子电流能形成高次谐波，会出现电动机损耗，因此，要借助高效低耗的电动机，一定程度上减少绕组铜损问题和铁芯损耗问题，确保中间变压环节得以有效处理。值得一提的是，在变频装置应用后，当电压的波动幅度控制在-30％~+15%之间时，依旧能有效架构完整的处理和运行措施，保证主通风机械的运行完整性，满足节能指标。
2通风机变频调速节能的提出及原理
2.1通风机变频调速节能的提出
在进行矿井工作的时候，通风系统会配备2台主通风机，通常是一台使用一台备用的形式，矿井主通风机的容量一般都是根据矿井最大的风量来设计的，这样才能时刻保证风量的正常提供，但是很多的矿井主通风机都是欠载运行的。还有一些主通风机并没有配置相应的变频调速功能，对于这样的主通风机一般都是采用直接起动工频运行的方式，利用关闭风门与调节叶片的方式，部分关闭风门或者关闭调节叶片安装角对主通风机风量进行调节，但是很明显这样做十分浪费电能资源违背了节能的宗旨，并且在调节的时候误差较大因此这种方式并不可行。通风机很小的变化常常会产生很大的风量变化，这使得主通风机在运行过程中常出现故障不能达到最完美的效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果将叶轮叶片安装角度改变之后就必须停机进行调整后再运行，这样能提高电机在转动时的准确度，只有当电机始终保持在最节能的状况下才能从根本上提高节能效果。
2.2通风机变频调速节能原理
要想了解主通风机变频调速节能的效果，就要先分析通风机变频调速节能的原理。变频调速技术可以说是电机调速与节能的重要手段，该技术已被应用于多个领域中，利用变频调速技术能让通风机在最节能的情况下运行，这是根据流体力学比例定律得到的也是通风机变频调速节能的原理，根据定律可以知道：当通风机转速从额定转速改变时，风量、功率以及负压之间是有一定比例关系的，其中风量与转速成正比，风压与转速的平方成正比，轴功率则与转速的三次方成正比，也就是说，当风量减少的时候，通风机的转速也降低时，通风机的功率才会下降，可以看出通风机通过变频来调节转速是十分节能的。
3煤矿主通风机变频节能技术应用
3.1旁路系统设计
若是系统内出现旁路系统设计，主要就是电源柜、变频器、变频输出柜以及通风机电动机组成结构。在实际设计方案中，电源柜为整个系统提供基本的动力电源，能在断开电源后直接形成有效的处理框架和输出柜变频器侧隔离处理，利用通风机和断路器的结合，确保输出侧不会出现人工频电源，完善处理效果和整合机制，确保故障问题不会出现偏差，减少设备变频器损坏问题。正是基于此，在系统运行过程中，能借助相应的技术设计，能在无中断的情况下进行旁路管理和约束的变频调速后备系统。在通风机处理项目中，主电源为电源柜变频器提供原始动力，建立系统化的处理架构和维护措施，保证设备运行的完整性，借助变频器对通风机电动机予以变频调速处理，减少停运管理工作对相关问题产生的不良影响。
3.2风机风量调节方式的选择
在煤矿生产过程中，必须要根据实际生产需求来实时调节风机工况，所以矿井通风网络与风量需求并不是固定的，是动态的。以往主要是通过调节风量节流以及对叶片安装角度进行改变来达到风量调节的目的。该种模式必须要在停机状态下才能操作，不仅影响风机效率，而且风量节流调节还会导致不必要的能源浪费。而结合负压值变化规律来应用变频调速技术来对风机转速进行自动调节则能够保持风机效率的情况下进行，并且能够在各工况正常运行的基础上对风机风量进行调节。风机属于平方转矩类负载，所以可以选择与风机水泵使用相匹配的通用型变频器。通常情况下，在选择变频器时应当充分考虑主扇风机电机的额定电流，并且其电压等级应当与电动机以及电源额定电压要求相符。需要注意变频经常运行频率不可过低，避免电动机温度异常。如若变频器具有较大功率的，其输入端可采用输入电抗器，从而对电网电压波动起到有效的抑制作用，从而确保变频器的运行稳定与安全。
3.3频系统方案
矿井2台轴流式主通风机分别是配置了一台变频，实现了双变频的系统，并且每台变频器回路增加旁路系统从而构成双变频-用多备方式。变频系统的特点主要有：选择一台风机变频器运行，另一台变频系统作为备用系统；如果一台变频器出现故障，那么通风系统就会自动切换到备用的变频器系统上，这时原本故障的风机就能自动切换到工频旁路系统成为备用系统；系统安全性比较高，有了闭锁设置就保证了系统的安全有效避免了操作失误而产生的事故问题；选用高压变频装置，可以配合叶片角度的调节，从而根据通风机的参数改变通风机的转速，当通风机工况点置于高效区时也能实现通风机电机的启动与停止。
3.4双电动机通风机
无旁路系统的设计基础主要包括电源柜、变频器以及变频输出柜等，能满足电动机实际需求。在电源柜为变频器提供电源的同时，能在暂停时直接切断电源，维护系统核心管理效果和水平。也就是说，通风机系统中，一个备用一个使用，能对周围的旁路开关予以处理，完善主电源电源柜变频器供电效果的同时，对停止状态予以判定，有效增加旁路功能。
结语
总之，将变频技术应用到煤矿主通风机上，能对变频调速系统和监测系统联网结构进行自动调节和控制，保证相关参数符合预期设计。尤其是在井下采煤处理过程中，变频技术的应用能在提升变频器工作效率的同时，也能维护安全性需求，确保生产安全的可持续发展。
参考文献
[1]杜均新.高压变频器在煤矿主通风机上的应用[J].煤矿机械，2015，29（4）：157-160.
[2]马修峰.变频技术在煤矿主通风机设计中的方案优化[J].煤矿机电，2015（4）：55-57；62.
[3]张东.高压大功率变频器在煤矿主通风机的应用方案[J].中国高新技术企业，2015（7）：159-160.
论文作者:王彦开
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/28
标签：通风机论文; 变频器论文; 风量论文; 系统论文; 旁路论文; 节能论文; 电动机论文; 《防护工程》2018年第24期论文;