变频器在煤矿通风领域中的应用

【摘要】随着科学技术的不断进步，目前电力电子装置已经被广泛的应用于煤矿生产之中，变频器就是其中之一。变频器能够有效增强煤矿通风机的各项性能，进而保证煤矿企业的安全生产。因此，探讨如何有效的应用变频器，使其发挥出应有的效用，对于煤矿企业经济效益与社会效益的提高均有重大意义。本文论述了变频器的内涵与优势，并阐述了变频器在煤矿通风领域的应用。

【关键词】变频器 煤矿生产 通风

一、变频器概述

（一）内涵

变频器是应用微电子技术和变频技术改变电动机电源频率的方式，来达到控制交流电动机的一种设备。变频器的组成主要包括：整流、逆变、驱动、制动、检测等单元，具体是依靠系统内部的IGBT控制输出电源的电压与频率来实现的。变频器能够满足现代工业生产调速与节能的需求。除此之外，变频器还能够对系统进行过载保护、过压保护以及过流保护。目前，变频器已经被广泛应用于工业生产领域，并使工业生产的自动化程度大大提高。

（二）优势

对于煤矿企业来讲，使用变频器全部代替开投柜是一个浩大的工程，而且初期所投入的人力、物力、财力都是巨大的，但是从后期收益层面来讲是值得的。通常情况下，更换设备所需要的投资在一年之后就可以收回。变频器在煤矿通风系统中的应用具有以下几个优势：一是具有显著的节能效果。一般情况下，风机在使用变频器之后，节电会达到30%以上，这在倡导节能减排的今天，具有巨大的社会效益与经济效益。二是提高风机功率。假如电机功率因素是0.984，如果使用变频器之后，变频器就可以替代无功功率就在补偿装置，在提高风机功率的同时，还可以降低设备投资，为企业节省大量资金。三是变频器拥有电动机软启动功能。通过实际观测，安装变频器之后，电动机启动时，其电流由零开始缓慢上升，直至增加到需要负荷的电流之时，都没有产生冲击电流，这无疑会对延长电动机的使用年限具有积极意义。四是有效降低了噪音的产生。使用变频器后，电动机的转速将会小于额定转速，从而有效的降低了噪音的产生，使员工的工作环境大幅度改善。五是操作更为简便。对于风量的调节，我们可以利用变频器控制面板箭头进行实际操作，使用起来非常方便。

二、变频器在煤矿通风领域的应用

（一）应用原理

变频器在通风系统中的应用可以分为单机与旋双机控制两种（如图1与图2）。从这两幅图中，我们可以看出变频器的变频调速，能够有效增加工频/变频的自动切换系统，同时还可以使用开关实现工频/变频手动换，这样我们在日常生产的过程中，就能够自由的选择。当变频器出现故障时，系统能够自动切换到工频，既能够保证通风系统的正常运行，保证了矿井的安全生产，又能够实现软启动与软刹车，延长了机器的使用寿命。

（二）应用效果

为了分析出变频器的节能效果，笔者将变频调速与风门调节的节能效果进行了对比，两者在各个性能上的指标如图3所示。

在图3中，曲线1代表的是通风机在恒速状态下的风压-风量（H-Q）;曲线2代表转速为n2状态下的功率-风量（PS-Q）;曲线3代表着管网网速。我们假设将通风机在A点状态下，效率最高，而此时的出风量（Q）就能够达到100%，那么在图3中，PS1与A-H1-O-Q1-A所形成的面积成正比。

图1 单机控制原理示意图 图2 对旋双机控制原理示意图

图3 变频调速与风门调节的对比示意图

当我们使用风门调节法来对出风量进行调节时，假设生产所需要的风量由100%降低到额定风量的50%，在图3中表示为Q1降低到Q2，这种情况下，管网风阻曲线由原来的3变成了4，工作点由A移动到了B。从图中我们不难分析，在风量减弱的同时，风压也随之增加，PS与B-H2-O-Q2-B所形成的面积成正比，通过比较，我们不难发现，比PS1相差不多。

当我们使用调节转速的方式对风量进行调节时，通风机的转速由n1降到了n2，按照通风机参数比例定律，我们能够描绘出处于恒速n2状态下的风压-风量的曲线，即曲线5。在这种情况下，通风机的工作位于C点，从图3中，我们可以看出，在满足相同风量Q2的前提下，风压降低到H3，轴功率（PS2）也呈降低趋势。这种情况下所节约的功率与A-H1-O-Q1-A和C-H3-O-Q2-C之差成正比。从图3中，我们可以明显看出，使用变频器更为经济实用。

当煤矿需要的风量降低时，通风机的转速也会随之降低，其轴功率则会按照转速3次方的频率下降，假设所需风量为额定风量的80%时，那么转速也会随之下降到额定转速的80%，通风机轴功率则下降到额定功率的51.2%。同理，所需风量为额定风量的50%时，通风机轴功率将下降到额定功率的12.5%。

三、结论

综上所述，随着现代科技的快速发展，变频器已经被广泛应用于煤矿生产领域。通过对变频器应用的实际考查，我们发现通风机的综合效率大幅度提高，同时变频器应用于通风机，还具有节省电能、提高风机的使用寿命、降低噪音、操作便捷等优势。随着现代科技的快速发展，变频器技术也会随之进步，而它在保证煤矿生产安全，提高煤矿生产效率方面的作用也会日益突显。

参考文献：

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