前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的節能技術在礦井主通風機的應用，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
礦井主通風機作為井下通風系統的重要設備之一，擔負著向井下輸送新鮮風流、降低瓦斯濃度的任務。由于井下生產通風需求，通風機一般都是24h全天工作，因此其能耗很大，據統計，礦井主通風機的用電量占整體礦山耗電量的1/3左右，其經濟成本占全礦的1/4左右。目前我國多數礦井主通風機的運行工況與礦井管網通風特性曲線圖匹配度不高，使得通風機大多情況下處于空載或負載過大的狀態下，使得通風機工作效率低，造成能耗較大，經濟成本較高。所以，急需找尋出一種高精度、便于操作的方法來調節通風機轉速，合理的降低通風機能耗。
1變頻調速基本原理
1.1變頻調速技術的提出
礦井一般都配備兩臺主通風機，一臺運行一臺備用。由于礦井通風機供風量一般都是按照井下最大需風量進行設計的，因此主通風機大多情況下處于欠載運行狀態。而且，對于未安裝變頻調速裝置的通風機，若想改變其供風量，還需對部分風門進行調整或者停機改變風機對旋葉片的安裝角度，這種方式不僅耗費人力、物力，而且風速調節的誤差較大。通風機葉片角度只要稍作變化，就會引起較大的風量改變，難以保證風機一直處于最佳工況點，且改變風機葉片角度或調節風門都需停機進行操作，降低了風機效率。而通風機變頻調速技術的提出，一方面無需停機操作，另一方面對風機轉速的調節精度較高，使通風機能夠隨著井下需風量的變化自動調整電機轉速，節能效果顯著。
1.2主通風機能耗分析
礦井主通風機能量消耗主要分為3個過程：電動機將電源的電能轉化為電機機械能的過程，轉化過程中部分電能轉換成熱能耗散，表現為電機工作效率ηd；電動機帶動主通風機轉軸旋轉，此過程中部分機械能耗散，可用電機傳動效率ηt表示；通風機轉軸帶動風機葉片旋轉，將大部分機械能轉化為風壓能，此過程可用通風機出口全壓效率ηm表示。根據伯努利方程，不考慮自然風壓的影響，在理想狀態下，礦井主通風機的能耗即輸出功率，等于通風機出口每秒的出風量Q以及風機出口壓強H的乘積再分別除以3個能耗過程的效率。通過對礦井主通風機的能耗計算得知，降低通風機總風量Q和全壓H，或者提高電機效率ηd、電機傳動效率ηt、通風機全壓效率ηm，可以有效的減小通風機的能耗，達到節能的目的。
1.3通風機變頻調速技術原理
按照通風機流體力學比例定律可知，通風機總通風量正比于電動機轉速，而通風機出口壓強則與電動機轉速的平方成正比，通風機的總能耗則與電機轉速存在三次方正比關系。根據計算可知，當井下需風量減少時，若降低電動機轉速，通風機的出口風壓二次方下降，而通風機的能耗將隨著電機轉速的下降三次方的降低。意味著，通過變頻調速技術，可以有效的根據風量來降低電機轉速，從而顯著的降低通風機的能耗。通過對通風機電機的轉速大小計算可知，改變電機轉速的方法主要為調整電源的頻率大小或者改變電機內部的磁極對數。但由于電機的磁極位于電機內部，要想改變磁極對數需拆開電機進行調換，因此該方法局限性較大。而通過變頻調速技術，改變電動機電源頻率，帶動電機內部磁場旋轉速度變化，從而改變電機的轉速，突破了電機轉速調節的局限。變頻調速的主要優點是可同時調節多臺風機轉速、調節精度較高、能量利用率高且便于控制，實現了對電機轉速的無級調節。所以，通過對通風機安置變頻調速裝置，可以極大的降低通風機的能量消耗。
2通風機變頻技術應用效果
2.1工程背景
某礦礦井屬高瓦斯雙突礦井，礦井建設規模650萬t/a。礦井采用的通風方式為中央對角式，主、副井進風，中央回風立井回風。為滿足井下生產的通風需求，應對主通風機所需產生的風量及風壓進行驗算，從而選取合適的通風機型號。經計算，井下主通風機應產生的風量為：94.5m3/s，通風容易時期風機應產生負壓：824Pa，通風困難時期的風機負壓應為：2033Pa。經方案比較，最終選擇兩臺FBCDZ-8-24B型對旋軸流風機，工作時一臺備用，電機配備為YBF451S3-8型防爆電動機，電機額定電壓10kV，額定功率220kW，正常工作轉速742r/min。由出礦井通風特性管網曲線變化可知在通風困難時期，通風機運行效率即工況點位于高效區，風機能耗利用率較高；而在通風容易時期，由于此時井下所需風量及負壓較小，風機轉速與所需不協調，風機運轉工況點在高效區外，工況點效率僅為56%，不僅運行效率低且及不經濟。因此，需要采用變頻調速技術控制風機轉速，使風機工況點一直位于高效區內，降低通風機能耗。
2.2變頻調速方案
根據所選通風機型號，變頻器在能達到拖動風機負載的同時，還需采用多脈波整流輸入，以此抵消變頻器工作時產生的不利于轉速調節的諧波。因此變頻器的型號選擇為RHVC-A10/7400-F。為滿足井下正常通風，給兩臺井下對旋軸流風機各配置一臺變頻器，通過聯絡柜將兩個變頻器線路相接，從而形成雙變頻器一用一備系統。通風機雙變頻器的特點：一臺通風機工作時，其變頻器開始運行，另一臺變頻器暫時斷路已作備用；若一臺通風機的變頻系統出現故障，系統會自動將線路通過旁路系統切換至備用變頻系統上，使得風機能正常調速作業；整個系統都為自動化操作，系統安全性高。避免了人為的操作失誤引起的設備異常；運用高壓變頻啟動裝置及多脈波整流輸入，可隨時根據井下通風參數的變動，配合葉片角度的調整來控制通風機的最佳轉速，使得通風機工況點一直處于高效區內，大大提高其工作效率。安裝好變頻調速系統后，在通風容易時期，系統根據井下所需風量、負壓等參數及通風機風壓比例定律得出風機的最佳工況點。由礦井通風特性管網曲線變化可看出當變頻器將通風機電機的轉速調整至530r/min時，通風容易時期通風機的工況點位于高效區內，其工況運行效率可達到82%，相比于未變頻調速前的風機工況運行效率提高了26%。
2.3節能效果分析
（1）節電量計算。通風機未調速前，其電機電源頻率為56HZ，轉速n=742r/min，風機提供風量Q=94.5m3/s，平均風壓1976.45Pa，效率η=0.56，按每年365d，每天風機全天工作，既24h計算通風機未變頻調速前的年耗電量為3.09×106kW•h。經過變頻系統調速后，通風機電機的轉速n降低為530r/min，所需風量及平均風壓不變，風機效率提高，η=0.82，計算出采用變頻調速后的年耗電量為2.32×106kW•h。得出礦井通風機的年節電率達24.92%。（2）經濟效益分析。①直接經濟效益。按每度（kW•h）電的價格為0.5元，變頻調速后的主通風機每年可節約生產成本38.5萬元。兩臺RHVC-A10/7400-F型變頻器的成本約為100萬元，則最多兩年半便可收回變頻器的成本。②間接經濟效益。使用了變頻調節技術后，實現了通風設備的軟啟動和軟停止，使得通風機整個運轉過程平穩，降低了設備磨損，有效延長了設備的使用壽命，間接降低了設備的維修及更換成本。
3結語
（1）礦井通風機由于井下風量及風壓的變化，其工況點常處于高效區外，工作效率低，且能耗較大，經濟成本高，一般調節通風機轉速的方法無法有效達到節能的目的，因此需采用易操作、成本低、精度高的變頻調速技術來控制風機轉速。（2）在某礦主通風機安置了變頻調速裝置后，實現了對通風機轉速的靈活控制，提高了通風機的工作效率，每年直接節約經濟成本38.5萬元。不僅直接降低了企業的能耗成本，而且間接延長了設備的使用壽命，提高企業經濟效益的同時，保障了井下的正常通風需求。
作者:蕭宇 單位:山西省大同市云岡區永定莊煤業公司
