主通風(fēng)機(jī)變頻調(diào)整節(jié)能研究

石永紅

摘 要：本文重點(diǎn)探討了主通風(fēng)機(jī)變頻調(diào)整節(jié)能技術(shù)，以貴州興安煤業(yè)有限公司為例進(jìn)行了深入分析。首先明確了工程概況，然后分析了礦用主通風(fēng)機(jī)在節(jié)能方面存在的主要問題，概述了變頻節(jié)能技術(shù)及工作原理，總結(jié)了變頻調(diào)整節(jié)能技術(shù)在煤礦主通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，旨在為相關(guān)研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：煤礦;主通風(fēng)機(jī);變頻;節(jié)能

中圖分類號(hào)：TD724文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2019）11-0100-02

Absrtact： This paper focused on the energy-saving technology of frequency conversion adjustment of main fan， and took Guizhou Xing'an Coal Industry Co.， Ltd. as an example for in-depth analysis. Firstly， the general situation of the project was clarified， then the main problems in energy saving of the main mine ventilator were analyzed， the working principle of frequency conversion energy saving technology was summarized，and the application advantages of frequency conversion adjustment energy saving technology in the main mine ventilator were summarized， in order to provide reference for relevant research.

Keywords： coal mine;main fan;frequency conversion;energy saving

由于生產(chǎn)條件的特殊性，煤礦企業(yè)需要做好井下通風(fēng)工作。礦用通風(fēng)機(jī)的工作運(yùn)行情況影響通風(fēng)質(zhì)量，保障礦用通風(fēng)機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)是保障煤礦生產(chǎn)安全的前提。利用礦用通風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)量進(jìn)行科學(xué)合理調(diào)控，能夠?yàn)榫鹿ぷ魅藛T提供新鮮空氣，營造良好的工作條件。但需要注意的是，礦用通風(fēng)機(jī)功率非常大，運(yùn)行過程消耗電能較大，效率不高，其中，主通風(fēng)機(jī)是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的高耗能設(shè)備之一。因此，為了切實(shí)提高井下通風(fēng)質(zhì)量，礦用通風(fēng)機(jī)必須連續(xù)運(yùn)行。在倡導(dǎo)節(jié)能減排的背景下，煤礦企業(yè)有必要在保障通風(fēng)質(zhì)量的前提下，做好主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行節(jié)能研究，通過變頻調(diào)整實(shí)現(xiàn)主通風(fēng)機(jī)的節(jié)能操作[1]。

1 工程概況

貴州興安煤業(yè)公司年產(chǎn)120萬t，自2010年3月起處于工頻運(yùn)行狀態(tài)。隨著時(shí)間推移，井下巷道年久失修，特別是回風(fēng)出現(xiàn)嚴(yán)重形變，斷面明顯縮減。風(fēng)機(jī)運(yùn)行遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離了有效工況位置，風(fēng)阻大，風(fēng)機(jī)震動(dòng)明顯，各類故障頻發(fā)，嚴(yán)重威脅了礦井生產(chǎn)安全，不利于企業(yè)順利開展機(jī)電管理工作。為了有效解決這一問題，降低風(fēng)機(jī)故障發(fā)生率，保障主風(fēng)機(jī)運(yùn)行可靠、安全、經(jīng)濟(jì)，該企業(yè)自2017年3月開始著手變頻控制改造，實(shí)現(xiàn)了主風(fēng)機(jī)工頻控制朝著變頻控制地有效轉(zhuǎn)變，為廣大煤礦企業(yè)引進(jìn)先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)開辟了嶄新道路。

2 礦用主通風(fēng)機(jī)在節(jié)能方面存在的主要問題

礦用主通風(fēng)機(jī)在節(jié)能方面存在的問題突出。煤礦企業(yè)在平時(shí)生產(chǎn)過程中，有效應(yīng)用通風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)能夠極大節(jié)約電能，有效降低整體耗能。但是，反思當(dāng)前煤礦生產(chǎn)中主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行現(xiàn)狀，在節(jié)能方面做得并不到位。首先，消耗電能量巨大，煤礦正式投入生產(chǎn)運(yùn)行的初期階段，對(duì)風(fēng)量的需求并不大，但設(shè)計(jì)與實(shí)際出入較大，設(shè)計(jì)余量比較大，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，往往是供大于求，產(chǎn)生了較大的能量損耗，造成很多不必要的成本浪費(fèi)。其次，啟動(dòng)難度系數(shù)大，機(jī)械受損率高，主通風(fēng)機(jī)如果采用直接啟動(dòng)的方式，電流大，消耗時(shí)間長(zhǎng)，使設(shè)備處于嚴(yán)重的絕緣危險(xiǎn)中，嚴(yán)重縮短通風(fēng)設(shè)備的使用壽命。最后，系統(tǒng)本身自動(dòng)化水平不高，風(fēng)機(jī)設(shè)備風(fēng)葉角度調(diào)整需要人工手動(dòng)操作，不能結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際及時(shí)有效調(diào)控風(fēng)量，從而出現(xiàn)很多不必要的浪費(fèi)。

3 變頻節(jié)能技術(shù)概述

變頻節(jié)能技術(shù)主要是基于微電子技術(shù)運(yùn)用，適當(dāng)調(diào)整設(shè)備電機(jī)電壓和頻率，保障電機(jī)運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。變頻節(jié)能技術(shù)調(diào)速方式多，范圍廣，效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耗能低，在各行各業(yè)中都有所涉及，在煤礦生產(chǎn)中的機(jī)械設(shè)備中具有廣泛應(yīng)用。

應(yīng)用變頻調(diào)整節(jié)能技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)整，保障風(fēng)機(jī)效率不變，工作狀態(tài)正常，合理調(diào)控風(fēng)量。此外，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以借助風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整方法實(shí)現(xiàn)。

4 變頻調(diào)整節(jié)能技術(shù)在煤礦主通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

4.1 極大降低了主通風(fēng)機(jī)的電能消耗

將變頻調(diào)整節(jié)能技術(shù)有效應(yīng)用于煤礦主通風(fēng)機(jī)中的優(yōu)勢(shì)突出，極大降低了主通風(fēng)機(jī)的電能消耗。由于煤礦生產(chǎn)強(qiáng)度越來越大，所以煤礦主通風(fēng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，再加上礦井工作面多，每一個(gè)區(qū)域都需要風(fēng)量，但是對(duì)風(fēng)量需求極大不同，因此，主通風(fēng)機(jī)需要消耗巨大的電能維持運(yùn)行。煤礦企業(yè)引進(jìn)變頻節(jié)能技術(shù)，可結(jié)合工作面，在滿足風(fēng)量實(shí)際需求的基礎(chǔ)上開展工作，極大地降低了風(fēng)機(jī)電能損耗[2]。

4.2 延長(zhǎng)主通風(fēng)機(jī)的綜合使用壽命

變頻調(diào)整節(jié)能技術(shù)能夠極大延長(zhǎng)主通風(fēng)機(jī)的綜合使用壽命。如果使用工頻調(diào)節(jié)，那么啟動(dòng)過程會(huì)產(chǎn)生較大的電流，且電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出主通風(fēng)機(jī)的限定范圍，容易損壞設(shè)備。通過使用變頻節(jié)能技術(shù)取代工頻調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備軟啟動(dòng)，啟動(dòng)瞬間電流處于額定范圍內(nèi)，防止電流過大對(duì)設(shè)備本身造成的損壞。

4.3 減少主通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生電機(jī)過熱情況

煤礦企業(yè)利用變頻調(diào)整節(jié)能技術(shù)能夠有效減少主通風(fēng)機(jī)電機(jī)過熱情況。主通風(fēng)機(jī)的電機(jī)磁通量是固定不變的，可以避免發(fā)熱情況出現(xiàn)，保障煤礦主通風(fēng)機(jī)處于安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

4.4 對(duì)風(fēng)量控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

結(jié)合大量的煤礦生產(chǎn)實(shí)際分析可以發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)的煤礦生產(chǎn)中，工頻電流保障主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行，這樣一來，為了滿足不同工作面對(duì)風(fēng)量的具體需要，必須借助人工手動(dòng)調(diào)節(jié)擋板的方式調(diào)控風(fēng)量，降低了工作效率，有的還無法滿足工作面的實(shí)際風(fēng)量需要。而將變頻調(diào)整節(jié)能技術(shù)取代工頻電流，則可以輕松解決上述問題，借助變頻調(diào)整節(jié)能技術(shù)保障主通風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，有效調(diào)整風(fēng)量自動(dòng)控制工作，能夠極大滿足煤礦井下不同工作面對(duì)風(fēng)量的不同需要。

5 變頻調(diào)整節(jié)能技術(shù)在煤礦主通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

5.1 合理選擇風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)控方式

將變頻調(diào)整節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于主通風(fēng)機(jī)的控制中，能夠有效節(jié)約能源，同時(shí)提升工作效率，符合現(xiàn)代煤礦企業(yè)的生產(chǎn)需要。合理應(yīng)用變頻調(diào)整節(jié)能技術(shù)，首先應(yīng)該科學(xué)選擇風(fēng)機(jī)風(fēng)量的調(diào)控方式，在煤礦生產(chǎn)過程中，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要，適時(shí)調(diào)整風(fēng)機(jī)的工作狀況，因此，礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)以及風(fēng)量需求并不是固定不變的，而是處于時(shí)常變動(dòng)的狀態(tài)。基于此，煤礦企業(yè)應(yīng)結(jié)合負(fù)壓值的變化情況融入變頻調(diào)速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)化調(diào)控，保障風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上有效調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量。此外，企業(yè)在選擇變頻器時(shí)，應(yīng)該考慮主扇風(fēng)機(jī)電機(jī)的額定電流值，保障電壓等級(jí)和電動(dòng)機(jī)及電源額定電壓的要求相匹配。

5.2 明確變頻控制方案與控制方式

變頻調(diào)速器在煤礦主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的使用率越來越高，能夠有效延長(zhǎng)主通風(fēng)機(jī)設(shè)備的使用壽命，減少設(shè)備能源消耗。一般來講，煤礦通風(fēng)選擇兩臺(tái)防爆抽出式對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)，借助變頻控制技術(shù)可以同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)，同時(shí)關(guān)閉效果，以工頻控制方式進(jìn)行，或者分開啟動(dòng)。

5.3 做好煤礦主通風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能技術(shù)改造

在煤礦主通風(fēng)機(jī)中直接安裝變頻設(shè)備或調(diào)節(jié)主通風(fēng)機(jī)葉輪葉片的角度，是煤礦企業(yè)主要的通風(fēng)機(jī)改造方式。上述兩種方式都有優(yōu)缺點(diǎn)，前者雖然能夠有效調(diào)控風(fēng)機(jī)功率和風(fēng)量，但是前期投入大;后者改造成本不高，但是沒有實(shí)質(zhì)性降低能耗。從煤礦企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來看，前者改造方式比較適合當(dāng)前的煤礦企業(yè)，雖然前期改造成本高，但是經(jīng)過大規(guī)模改造后，主通風(fēng)機(jī)的能耗極大降低，能夠保障煤礦生產(chǎn)企業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來看，經(jīng)濟(jì)效益最高。

6 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，機(jī)電設(shè)備變頻調(diào)控技術(shù)將越來越成熟，越來越完善，將變頻調(diào)整節(jié)能技術(shù)有效應(yīng)用在煤礦主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行控制中，不僅對(duì)礦井通風(fēng)條件起到了有效的改善作用，同時(shí)也取得了理想的節(jié)能效果。結(jié)合礦井實(shí)際通風(fēng)量的需要，合理調(diào)整通風(fēng)機(jī)運(yùn)行，對(duì)促進(jìn)煤礦企業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展水平具有很強(qiáng)的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊雷.煤礦主通風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能技術(shù)淺析[J].機(jī)械管理開發(fā)，2017（2）：103-104.

[2]劉樂毅.淺析大寧中央風(fēng)井主通風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能方案[J].能源與節(jié)能，2015（2）：80-81.