变频节能技术在煤矿通风机中的应用

张红岩

【摘 要】矿用通风机是确保煤矿生产安全的一项基础设备，借助于合理化的通风调控措施来为井下作业人员提供新鲜空气，营造良好的作业环境。但同时也应注意到，矿用通风机具有运行功率大、效率低的显著特点，且还要经常性连续作业，这也就促使矿用通风机成为了煤矿生产过程中的主要耗电源头。因而开展合理化的节能降耗技术研究，对于减少企业生产成本、提高经济效益有着巨大的现实意义。

【关键词】通风机;变频节能技术;节能效果;经济效益

中图分类号：TD407     文献标识码：A

1概述

长期以来，考虑到煤矿作业的特殊性，对于煤矿通风设备的型号选取大都是以大功率设备为主。在煤矿通风设备的运行过程中，对电力能源应用的低效化将会带来巨大的能耗损失。因而，需尽快开展相关的节能技术研究并投入到实际应用中，以降低煤矿生产的电能耗损，减少生产成本支出，并最终促使企业劳动效率水平能得以持续提升，这一方面的问题将是当前广大煤矿企业所亟需解决的一项主要难题。

2 变频技术在通风机的应用中应考虑的因素

2.1 能源的节约

能源的节约是将变频技术应用在通风机中时首要考虑的因素。因此，在选择相应的变频设备时，就应选择直供式的变频设备，并检查设备的电压是否和供电电压一致，这样才能提高整个设备的使用性能。对于变频设备的使用，还应考虑其是否对高次谐波具有抑制作用，

避免其的使用影响其他设备的正常运转。变频设备作为煤矿生产中所使用的重要设备，其的运行安全性就在一定程度上影响着整个煤矿生产的安全质量。因此，对于变频设备的选择，

还应考虑变频设备在使用时是否受正常电压波动的影响，倘若受影响较大，就应避免对其的使用，否则就会给整个井下电网运行带来影响。为了避免变频设备在使用时出现铁芯损害等问题，就可选择使用能耗低但效率较高的变频设备，充分的发挥出变频设备的使用性能，以此来为矿井生产活动的安全性展开提供一个良好的环境。

2.2 可靠安全性能

为了提高变频通风设备的安全可靠性能，在设置变频设备的工作频率时，就可设置相应的负频率，确保发挥出变频设备的使用性能。此外，还应根据风压和风量的数值，对通风机的叶片位置进行合理调节，提高变频通风设备的使用安全性。在矿井下，还应定期的开展反风演习工作，避免出现紧急情况下通风机不能正常工作的情况。此外，工作人员还应定期的检查通风机设备的使用情况，确保井下的风量正常，以此不仅可以保障井下作业人员的人身安全，而且还能为后期维修和保养工作的展开奠定坚实的基础。

3 变频技术在通风机运行中的重要作用

3.1 软启动能够延长通风机的使用寿命

将变频节能技术应用在煤矿的通风设备中，无论是通风机的启动，还是通风机的正常运转，都不会对其产生影响，这样也就证明了变频技术在通风机中的运用具有一定的软启动性能。因此，变频节能技术的使用，不仅可以实现对通风机的有效保护，而且还能延长通风机的使用寿命，这样就能有效的提高煤矿的安全生产水平。

3.2 降低风机噪音

变频技术的使用不仅具备延长通风机使用寿命的性能，而且还具备降低风机噪音的优势。通过对变频技术的使用，通风机设备运行时所产生的噪音就会降低，以此就能给井下煤矿工作人员采矿工作的展开提供一个较为安静的环境。

3.3 提高功率因数

就针对传统的通风设备而言，倘若其在运行的过程中，存在无功率因数现象，就应安装相应的无功率补偿装置，否则就会影响整个设备的运行性能。而变频节能技术的使用，就无需安装相应无功率补偿装置，这样不仅可以节约装置的安装成本，而且还能提高通风设备的运行质量。

3.4 节约电能

在没有使用变频技术之前，对于通风机通风量的调节一般都需要使用电气调节的方式，或者采用机械调节的方式，但是这两种方式的使用对于电能的消耗较大，进而就会造成大量电力资源的浪费。而通过在煤矿通风设备中使用变频节能技术，就能降低对能源资源的消耗，促进通风机能够在运行的过程中实现风量的自动调节，这样不仅可以提高整个设备的运行性能，而且还能避免造成电能资源的浪费，以此就能促进资源的可持续发展。

4通风机变频调速应用研究

4.1 变频器和 PLC 的选择

变频器的正确选择对于实现通风机最佳运行性能和最大节能效果具有重要的作用。当前，市场上的变频器可分为交 - 交变频器和交 - 直 - 交变频器两类，前者又称为直接式变频器，即可将工频电流直接转换为可调电流，后者称为间接式变频器，是通过将工频电流转为直流再转为可调电流的变频器。PLC 主要由中央处理器、输入 / 输出单元、存储器、电源等单元组成，中央处理器起到数据的控制、程序的存储、故障的诊断、信息错误的处理等作用，是 PLC 的核心控制单元。根据实际，决定选用 s7-200 型 PLC，其优点是成本低廉、运行稳定、尺寸小、存储能力大、计算速度快、易于更换，且可实现在线程序编辑。考虑到所研究所用通风机特点，决定采用 PLC 通讯方式对变频器进行控制。

4.2 PLC 变频调速系统设计

PLC 控制包括控制主程序、各子程序和中断程序等部分，其中主程序实现各个程序的控制和电动机变频调速的控制，子程序和中断程序实现控制系统的过载、过压等保护作用和程序启动的初始化检查等。在 PLC 主程序启动前，相应子程序作用进行自检，若正常则启动主程序进而实施电动机变频调速，同时根据所测现场瓦斯情况来实现 PLC 相应控制程序的启停。根据规定，电动机附近 20 m 范围内瓦斯浓度不允许超过 1.5%，否则立即切断电源。鉴于现场条件的多变性，且随着采掘工作面的不断下延，采掘区域瓦斯浓度变化较大，故对瓦斯浓度区域进行模糊划分，在相应的瓦斯浓度区域内设定相应的电源频率，进而改变通风机的风量来实现现场所需风量的控制。根据通风机工作地点情况，将瓦斯浓度 分 为 0 ～0.5%、0.5% ～0.8%、0.8% ～1.0%、1.0%～1.3%、1.3%～1.5%和>1.5%六个区域等级，其对应的电源频率分别为 31 Hz、35 Hz、40 Hz、45 Hz、50 Hz 和 0，相应的变频器输出电压分别 6V、6.8 V、8 V、9.2 V、10 V 和 0，其中当瓦斯浓度超过 1.5%时，程序自动中断，电动机停电。

5应用效果分析

在通風机实行变频调速前月耗电 12.2 万 kWh，采用变频调速后降低了约 7 万 kWh，根据当前电价0.8 元 / kWh，计算可得通过通风机的变频调速，可节约电费约 5.6 万元 / 月。由此可知，通过变频调速可大幅度节约通风机所耗电能。另外，通过变频调速技术的应用，可有效提高通风机的运行稳定性和使用寿命，对于煤矿节支降耗具有重要的作用。另外，鉴于煤矿所用大型机电设备较多，鉴于变频调速的优越性，可考虑在通风、提升运输和排水等系统应用，有利于提高矿井自动化和智能化水平，为矿山节约大量的电能资金投入，具有积极意义。

结束语

不断的将变频节能技术运用在煤矿通风机中，对于有效的促进煤矿生产活动的安全性展开以及实现能源资源的有效节约都具有至关重要的作用。因此，我们应首先认识与了解通风机变频技术节能原理和变频技术在通风机运行中的重要作用，进而将变频节能技术高效的应用在煤矿的通风机中，这样就能提高整个煤矿生产的安全性，进而就能有效的减少企业的生产成本，确保提高煤矿企业的经济效益。

参考文献：

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[3]周 博，王 浩.基于 PLC 的通风机智能变频调速系统[ J].煤矿机电，2012，（5）：110 - 112.

（作者单位：山东能源枣矿集团田陈煤矿）