浅谈变频技术在矿井通风机改造中的应用

摘 要：文章介绍了变频调速的节能原理，阐述了变频技术在通风机技术改造中的作用。通过对通风机变频改造前后的现场测试数据的比较分析，得出了变频技术在矿井通风机技术改造中的作用以及效果，希望通过此次阐述分析，来实现变频技术在矿井通风机改造中的合理应用。

关键词：通风机；技术改造；变频技术；数据分析；效果

节能降耗是企业提高经济效益的主要途径之一，是企业提高市场竞争力的重要手段。矿井生产所必备的水泵、风机等设备运行时间长、功率大，在传统控制方式下，设备的运行具有高耗能的特点，通风机作为矿井的主要固定设备之一，担负着向井下输送新鲜空气、确保矿井安全生产、排除污浊气流和粉尘等重任，一般情况下，通风机配备电动机容量较大，处于长时连续工作状态，成为矿井的用电大户，有的矿井通风机用电量占整个矿井的15%以上。同时，由于通风机在选型设计时是按照矿井整个开采年限中最大的用风量为基本选型依据，同时考虑矿井整个服务年限的用风情况，存在有一定的富裕系数，特别是在矿井生产初期和通风系统改造后，通风机负荷率较低，不能在最佳工况点运行时，通风机具有较大的节能改造空间。因此，鹤煤公司针对各矿通风系统的实际情况，对部分通风机进行了变频改造，检验中心在改造过程中，与矿方配合，对风机改造前后的有关数据进行了测试分析，现略举一二，以供参考。

1 变频调速节能原理

2.1 二矿北井通风机改造

从以上数据可以看出，节电效果较明显，同时风机实现了软启动，减小了启动电流对电机、电网的冲击，实现了风机的安全经济运行。

2.2 四矿北井通风机改造

四矿北井安装两台BDK-8-№28B对旋风机，电动机型号为YBF630S1-8，额定电压6KV，功率500×2KW，转速739rpm，一台工作，一台备用，该风机2003年9月安装投运，2012年进行变频改造，2013年5月变频系统投入运行。

检验中心对2#风机进行了改造前后的现场测试，为了保证检测数据的准确，进行现场测试时电气参数从高压端接线，同时在变电所统计2#风机的耗电量，综合进行比对分析如下：2#风机改造前耗电量为431kW・h/小时，工序能耗为0.41kW・h/（m3・MPa）。当运行频率调整至43Hz后，由于转速下降，风量不能满足矿井需要，在满足矿井用风量的情况下，对两级风叶角度进行了调整，投入变频后耗电量为410kW・h/小时，工序能耗为0.39kW・h/（m3・MPa），电量减少了21kW/小时，按此计算年减少用电179424kW・h，按目前电费为0.58元/度计算，年节约电费10.41万元。

从以上数据看出，四矿变频改造后节电效果不太明显，通过现场分析原因为2#风机在工频下运行能满足矿井用风量，变频投入后，由于频率下降，电机转速下降，风量和负压随之下降，在满足矿井需要的风量和负压情况下，采取了增大风叶角度来提高风量，风叶角度由工频时一级27.5°，二级22.5°，分别增大到一级37.5°，二级32.5°，增大风叶角度消耗的功率与降低频率所节约的功率部分相抵消，所以工序能耗值下降较小，节电效果不太显著，但通风机实现了软启动，对通风机的安全运行发挥了重要作用。

3 结论

根据流体力学原理，风量与转速成正比，风压与转速的平方成正比，轴功率与转速的三次方成正比，当矿井所需风量减少，风机转速降低时，其功率按转速比的三次方下降，所以，在选用的通风机较大而通风机负荷较小时应用变频调速，可以提高电机转速的控制精度，使电机在较节能的转速下运行。但变频调速技术在矿井通风中应用时，并不总是节约电能的。当风机风量能够维持或大于井下需要的通风量时，风量调整范围较小的情况下，节电效果不太明显，可以免于安装变频调速器。当风机达到饱和状态时，再降低电机运行频率是不能更好满足矿井正常需求的，也是相应规定不允许的。这种情况下，只有采用并联电容器补偿方法，才可减少线损问题、节约电能。

4 结束语

变频调速技术，不仅节能、且易启动、节约成本、自动化程度较高，在矿井生产中应用能更好满足实际需求。随着时代的发展，对通风机的要求将会更高，为了更好满足实际需求，应该加大对变频调速技术的研究力度。

参考文献

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作者简介：刘东慧（1970-），女，河南西平县人，工程师，1993年毕业于焦作矿院，长期从事于煤矿大型固定设备的检测检验工作，现任检验中心技术负责人。