煤礦主通風機變頻節(jié)能研究
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摘要：本文主要介紹了煤礦主通風機變頻節(jié)能技術，重點介紹了應用煤礦主通風機變頻節(jié)能技術的重要意義、變頻節(jié)能技術在煤礦主通風機運行中的具體應用以及煤礦主通風機變頻節(jié)能技術的應用改造三個方面的內(nèi)容。煤礦工程開采過程中，主通風機發(fā)揮著不可或缺的重要作用，在其運行過程當中應用變頻節(jié)能技術，可以提高風機運行效率，降低能源消耗，從而提升企業(yè)經(jīng)濟效益，促進企業(yè)的長遠健康發(fā)展。
關鍵詞：煤礦工程；主通風機；變頻節(jié)能
隨著社會的發(fā)展和進步，綠色發(fā)展已經(jīng)成為各行各業(yè)中都提倡的主題。節(jié)能減排、提高能源的利用率是煤礦企業(yè)在進行煤礦開采過程中必須要逐步實現(xiàn)的目標。將變頻節(jié)能技術應用在主通風機的運行當中，不僅可以降低能源消耗，還可以為煤礦開采的安全進行提供保證，因此對變頻節(jié)能技術在主通風機中的應用進行探討具有重要的意義。
1.應用煤礦主通風機變頻節(jié)能技術的重要意義
(1)減少主通風機消耗的電能一般情況下，煤礦企業(yè)為了提高煤礦產(chǎn)量會加快工程的施工節(jié)奏，這就要求主通風機以及其他的設備長時間保持運轉，為煤礦開采的順利進行提供保證。主通風機在開采過程中可以對礦井下不同的礦區(qū)的風量進行適當?shù)卣{整。將變頻節(jié)能技術應用煤礦主通風機中，煤礦工作人員在礦井下可以根據(jù)對風量的不同需求對主通風機進行變頻調節(jié)，這樣就可以降低主通風機運行耗費的電能，從而提高能源的利用效率。
(2)延長主通風機設備的使用年限煤礦工程施工環(huán)境非常復雜多變，礦井下的主通風機設備會因為長期接觸到潮濕空氣和腐蝕性物質而出現(xiàn)磨損，再加上主通風機需要長時間保持運轉，因此一般煤礦工程中的主通風機設備非常容易出現(xiàn)損壞。除此之外，用于啟動主通風機的電流類型為工頻電流，也就是說，在設備啟動的一瞬間，電路中的電流值會非常大，這時就可能會超出主通風機的可承受電流值。綜上，主通風機長時間在礦井下進行運轉，其運行情況、使用年限都會受到一定的消極影響。此時，就需要優(yōu)化和完善主通風機的系統(tǒng)結構（如圖1），并利用主通風機變頻節(jié)能技術，可以在一定程度上延長主通風機的使用年限。具體來講，通過變頻節(jié)能技術可以對設備啟動電流的大小進行控制，使其低于主通風機的最高限制電流，這樣在啟動時，主通風機受到的電流沖擊就不會太大。同時，通過變頻節(jié)能技術可以對主通風機的工作狀態(tài)進行適當?shù)卣{整，這樣主通風機受到環(huán)境的影響就會減小。也就是說，變頻節(jié)能技術可以延長主通風機設備的使用年限。
(3)降低主通風機運行過程中產(chǎn)生的熱量變頻節(jié)能技術在主通風機運行過程中的應用是通過控制線路中的電流值來實現(xiàn)的。應用了變頻節(jié)能技術之后，主通風機運行時的輸出電壓也會得到控制。當電流和電壓的數(shù)值同時被控制時，這個時候通過主通風機的電磁通量是不變的，在這種情況下，主通風機運行產(chǎn)生的熱量會有一定程度的減少，這樣主通風機就可以保持長時間地安全平穩(wěn)的運行，從而為煤礦開采其他工作的順利進行奠定良好的基礎。
(4)提高風量控制工作的效率煤礦企業(yè)在進行煤礦開采工作時，為了保證主通風機的正常運轉和運行時長，通常會選擇使用工頻電流來開展各項工作。對風量進行調整時，相關工作人員一般只能手動操作主通風機的擋板，這種傳統(tǒng)的方法往往不夠準確，并不能達到原本的風量調節(jié)目標，有時還存在調節(jié)力度達不到標準的問題。而在主通風機中利用變頻節(jié)能技術時，就可以有效地解決這個問題。變頻節(jié)能技術可以對礦井下不同區(qū)域的風量進行準確地測量，并根據(jù)實際需求對風量進行自動地控制，這樣不僅可以有效提高風量控制工作的質量和效率，而且可以為后續(xù)的煤礦開采工作奠定良好的基礎，保證煤礦開采工作的順利進行。
2.變頻節(jié)能技術在煤礦主通風機運行中的具體應用
(1)應用變頻節(jié)能技術對風機風量的調節(jié)方式進行選擇煤礦企業(yè)在進行煤礦開采的過程中，為了保證礦井下環(huán)境的安全性，必須要根據(jù)礦井下環(huán)境的變化對主通風機進行實時地調整，也就是說，礦井下的風量需求以及具體的通風情況都是動態(tài)變化的。以往礦井下工作人員對風量進行調節(jié)時，首先需要使主通風機處于停機狀態(tài)，然后再改變?nèi)~片的安裝角度，這樣雖然可以實現(xiàn)對風量的調節(jié)，但是會造成能源的浪費，而且還會降低主通風機的運行效率。利用變頻節(jié)能技術對主通風機轉速進行調節(jié)時，并不需要關閉主通風機，而是在各項設備都正常運轉的情況下進行調節(jié)的，這樣風機風量的大小就可以通過變頻節(jié)能技術實現(xiàn)自動地調節(jié)。當然，在利用變頻節(jié)能技術時，還需要選擇與主通風機運行相匹配的變頻器，這時一定要充分考慮到主通風機電機的額定電流與額定電壓，變頻器的額定電流與電壓要與主通風機電機相符合，當然，變頻的頻率不能過低，否則電動機的運行就會出現(xiàn)異常，這樣變頻節(jié)能技術就不能發(fā)揮出其原本的作用。如果選擇的變頻器功率較大，那么可以在其線路中接入電抗器，這樣就可以抑制電網(wǎng)電壓出現(xiàn)波動，從而確保變頻器安全穩(wěn)定的發(fā)揮作用，實現(xiàn)風機風量的高效調節(jié)。
(2)應用變頻節(jié)能技術對控制方式與控制方案進行合理選擇變頻調速器是近幾年才被研發(fā)出來的一種用于電力變換工作的設備，在很多工業(yè)行業(yè)中，變頻調速器因為能夠高效地對電力進行變換而有廣泛的應用。而隨著科技的不斷發(fā)展和進步，變頻節(jié)能技術在煤礦開采工作中發(fā)揮的作用也越來越大，應用該技術不僅能夠降低設備運轉過程中的能源消耗，還可以幫助相關工作人員對風量的控制方式和控制方案進行合理的選擇。一般情況對變頻節(jié)能技術進行應用時，相關的工作人員會設置兩臺通風機，一臺為主通風機發(fā)揮主要作用，一臺作為備用防止主通風機出現(xiàn)故障，這樣可以保證通風工作順利進行，從而保證礦井下煤礦開采工作的安全性和平穩(wěn)性。同時，為了確保變頻器出現(xiàn)故障時，礦井主要通風機可以正常運行，還需要實現(xiàn)變頻器與工頻之間能夠實現(xiàn)自動切換，其線路控制方案如圖2所示。
3.煤礦主通風機變頻節(jié)能技術的應用改造分析
目前我國大部分煤礦企業(yè)對主通風機的改造方式分為以下兩種，分別為：第一，安裝變頻器；第二，調節(jié)風機中的葉輪葉片角度。這兩種方式每個都具有缺點和優(yōu)點，煤礦企業(yè)要根據(jù)實際情況對其進行選擇，盡可能地強化變頻節(jié)能技術在主通風機運行中的作用，為整個煤礦開采工作的順利進行提供保障。具體來講，在主通風機中安裝變頻器可以實現(xiàn)對風機風率和風量的自動調節(jié)，但是在改造過程中需要花費較大的人力和物力成本。調節(jié)風機中的葉輪葉片角度雖然不會耗費較大的資金成本，但是并沒有有效降低主通風機運行過程中的能量消耗，也就是說，第二種改造方式并不能完全發(fā)揮出變頻節(jié)能技術在主通風機中的作用。綜合來看，第一種改造方式的性價比更高一些，因為如果在煤礦工程施工現(xiàn)場對主通風機進行大范圍的改造，那么風機運行過程中消耗的電能將會有很大程度的減少，這樣就可以達到節(jié)約能源、降低成本的目的，同時還可以為主通風機的持續(xù)高效運轉提供保障。
4.小結
主通風機能夠使礦井下始終處于通風狀態(tài)，因此對于保證礦井下煤礦開采人員的人身安全具有非常重要的作用。應用煤礦主通風機變頻節(jié)能技術的重要意義分別有：減少主通風機消耗的電能；延長主通風機設備的使用年限；降低主通風機運行過程中產(chǎn)生的熱量；提高風量控制工作的效率等。變頻節(jié)能技術在煤礦主通風機運行中的具體應用分別有以下幾個方面的內(nèi)容：應用變頻節(jié)能技術對風機風量的調節(jié)方式進行選擇；應用變頻節(jié)能技術對控制方式與控制方案進行合理選擇等。
參考文獻
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作者：張宇騁 單位：同煤集團晉華宮煤礦