變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

蒙應(yīng)繁

摘要：通風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中主要是通過電動(dòng)機(jī)推動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，根據(jù)煤礦生產(chǎn)區(qū)域最大風(fēng)量選用相應(yīng)的通風(fēng)機(jī)，在應(yīng)用中會(huì)導(dǎo)致通風(fēng)機(jī)處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。由于通風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率較大，耗電量較大，會(huì)導(dǎo)致通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行紊亂，對(duì)生產(chǎn)過程的穩(wěn)定作業(yè)具有負(fù)面作用。近些年隨著電子控制技術(shù)的全面發(fā)展，可以合理應(yīng)用交流變頻調(diào)速技術(shù)，通過此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速，對(duì)風(fēng)量傳遞實(shí)現(xiàn)有效控制，實(shí)現(xiàn)礦井生產(chǎn)節(jié)支降耗的發(fā)展目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：變頻節(jié)能技術(shù);煤礦通風(fēng)機(jī);應(yīng)用

引言：礦用通風(fēng)機(jī)作為煤礦安全生產(chǎn)所需的基礎(chǔ)性設(shè)備，其不僅可以為礦井人員提供充足的空氣，而且還能凈化井下的空氣環(huán)境，確保提高整個(gè)煤礦生產(chǎn)的安全性。但是，礦井通風(fēng)機(jī)在使用的過程中，具備運(yùn)行功率大以及運(yùn)行效率等缺點(diǎn)，這樣就影響了整個(gè)煤礦生產(chǎn)的效率。因此，我們就可將變頻節(jié)能技術(shù)有效的應(yīng)用在煤礦通風(fēng)機(jī)中，降低煤礦企業(yè)的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)能源的有效節(jié)約，以此就能提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.煤礦通風(fēng)機(jī)應(yīng)用變頻技術(shù)的運(yùn)行方案

1.1無旁路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在單電動(dòng)機(jī)通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中，主要以變頻器、電源柜、通風(fēng)機(jī)等設(shè)備為基礎(chǔ)進(jìn)行建立，其中，電源柜為其應(yīng)用實(shí)踐提供充足電源。變頻器運(yùn)行停止之后會(huì)斷開電源，并通過變頻器輸出柜對(duì)通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，完成對(duì)功率的調(diào)控，促使變頻器運(yùn)行調(diào)控靈活性與拖動(dòng)成效能滿足應(yīng)用要求。系統(tǒng)主電源通過電源柜變頻器完成多項(xiàng)供電處理操作，通風(fēng)機(jī)電動(dòng)效果為M1與M2，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更加突出，如圖1所示。

通過對(duì)通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)完整的運(yùn)行過程進(jìn)行深入分析，得出通風(fēng)系統(tǒng)主要由兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)和一臺(tái)電動(dòng)機(jī)構(gòu)成。在變頻運(yùn)動(dòng)階段，需對(duì)旁路開關(guān)進(jìn)行斷開處理操作，保證電源能通過電源柜，建立完整的變頻器供電結(jié)構(gòu)[1]。相關(guān)技術(shù)人員對(duì)輸出通風(fēng)機(jī)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行判定，需深入分析工頻旁路運(yùn)行成效。當(dāng)變頻器運(yùn)行處于中斷狀態(tài)，需綜合分析輸出柜運(yùn)行現(xiàn)狀。在系統(tǒng)中添加旁路結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行體系綜合維護(hù)過程中，要確保風(fēng)機(jī)運(yùn)行安全性能有效提升。無旁路系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中要融入變頻器、變頻輸出柜等，能適應(yīng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行要求。變電器電源主要是通過電源柜輸出，在暫停狀態(tài)時(shí)能直接切斷電源，提升系統(tǒng)管理成效。通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)通過安排備用與應(yīng)用，能對(duì)周邊旁路開關(guān)進(jìn)行合理處理，促使主電源柜變頻器供電應(yīng)用效果更高。

1.2旁路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)中的旁路系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要是將變頻器、電源柜、通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行有效組合匹配。在具體設(shè)計(jì)過程中，動(dòng)力電源來源主要是電源柜。通過斷開電源連接對(duì)輸出柜變頻器等進(jìn)行隔離處理。將斷路器與通風(fēng)機(jī)結(jié)合應(yīng)用，以保證在輸出側(cè)不會(huì)產(chǎn)生大量的人工電源，對(duì)處理成效進(jìn)行控制。這樣發(fā)生故障之后不會(huì)產(chǎn)生較大偏差，能對(duì)設(shè)備變頻器損壞問題進(jìn)行合理控制。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，要對(duì)相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，確保無中斷現(xiàn)狀下對(duì)旁路管理。通風(fēng)機(jī)在運(yùn)行處理過程中，通過主電源能為電源柜變頻器提供運(yùn)行動(dòng)力。建立完善的維護(hù)措施與處理結(jié)構(gòu)，提升設(shè)備運(yùn)行效率與節(jié)能成效。

2.煤礦通風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的應(yīng)用研究

2.1變頻器與PLC選用

變頻器合理選取對(duì)提升通風(fēng)機(jī)基本運(yùn)行性能以及節(jié)能成效具有重要促進(jìn)作用。目前應(yīng)用較多的變頻器主要能分為交-直-交變頻器與交-交變變頻器兩種。前者是間接式變頻器，基于工頻電流轉(zhuǎn)為直流之后再轉(zhuǎn)為可調(diào)電流，后者是直接式變頻器，是將工頻電流轉(zhuǎn)為可調(diào)電流?，F(xiàn)階段對(duì)礦井生產(chǎn)基本要求以及通風(fēng)機(jī)基本特性提出了更高要求，比如選用CS800-04系列變頻器，此類信號(hào)變頻器實(shí)際輸出功率值能達(dá)到260kW，基本運(yùn)行頻率能保持在0～400Hz，其具有良好的過載、過速、過壓保護(hù)作用。PLC主要是由電源、存儲(chǔ)器、中央處理器等部分組成，其中，中央處理器能對(duì)數(shù)據(jù)有效控制，存儲(chǔ)多項(xiàng)程序，對(duì)各類故障進(jìn)行精確化判斷，對(duì)錯(cuò)誤信息進(jìn)行有效處理，屬于PLC控制核心部分。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用要求可以選取S7-200型PLC，從實(shí)踐應(yīng)用中能得出其運(yùn)行安全性較高，尺寸較小，消耗成本較低，計(jì)算速度較快，便于更換[2]。

2.2PLC變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

如圖2所示，PLC控制系統(tǒng)中主要有各個(gè)子程序、主程序以及中斷程序等組成，其中主程序中多個(gè)組成程序能對(duì)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速進(jìn)行有效控制。中斷程序以及子程序能實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的有效保護(hù)，對(duì)啟動(dòng)程序進(jìn)行初始化檢查。PLC主程序啟用之前，要通過各個(gè)子程序進(jìn)行有效自檢。通過穩(wěn)定啟動(dòng)主程序能對(duì)變動(dòng)機(jī)采取變頻調(diào)速控制，通過對(duì)煤礦施工現(xiàn)場(chǎng)瓦斯現(xiàn)狀進(jìn)行監(jiān)控，保障PLC控制程序能有效啟停。依照相關(guān)規(guī)定要求，在電動(dòng)機(jī)周邊對(duì)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行有效控制，瓦斯?jié)舛容^高時(shí)需及時(shí)切斷電源。由于煤礦開采現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要素具有多變性，隨著開采面不斷延伸，挖掘區(qū)域瓦斯?jié)舛葧?huì)進(jìn)一步變化，所以要在瓦斯?jié)舛葏^(qū)域設(shè)定對(duì)應(yīng)的電源頻率，依照通風(fēng)量控制對(duì)現(xiàn)場(chǎng)用風(fēng)量進(jìn)行調(diào)控。比如將瓦斯?jié)舛葎澐譃?～0.5%、0.5%～0.8%、0.8%～1.0%，對(duì)應(yīng)的電源頻率為31Hz、35Hz、40Hz、45Hz等，實(shí)際輸出的電壓值為6V、6.8V、8V、9.2V。

3.應(yīng)用成效簡(jiǎn)述

通風(fēng)機(jī)在未全面應(yīng)用變頻調(diào)速之前月耗電量是12.2萬kWh，而通過實(shí)施變頻調(diào)速之后，經(jīng)實(shí)踐檢測(cè)發(fā)現(xiàn)耗電量有效降低了7萬kWh，其實(shí)際節(jié)約電費(fèi)量較多。由此可得，通過變頻調(diào)速可以全面控制通風(fēng)機(jī)耗費(fèi)的電能，其次應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，能保障通風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，延長應(yīng)用壽命，對(duì)控制煤礦生產(chǎn)成本具有重要意義。同時(shí)，應(yīng)用該技術(shù)，能保障煤礦現(xiàn)代化生產(chǎn)效率以及智能化生產(chǎn)水平全面提升，并能對(duì)礦山生產(chǎn)電能資金投入進(jìn)行控制，推動(dòng)現(xiàn)代化煤礦全面發(fā)展[3]。

結(jié)論：

簡(jiǎn)而言之，將變頻技術(shù)合理應(yīng)用到煤礦主通風(fēng)機(jī)中，能實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)與檢測(cè)系統(tǒng)的有效應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)與控制，確保多項(xiàng)參數(shù)值能滿足預(yù)期設(shè)計(jì)要求。在煤礦開采中，通過變頻技術(shù)能全面提升變頻器運(yùn)行效率，適應(yīng)安全性發(fā)展要求，保障煤礦生產(chǎn)安全可持續(xù)進(jìn)行，推動(dòng)現(xiàn)代化煤礦發(fā)展，擴(kuò)大煤礦生產(chǎn)效益。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張一，仝瑞靈，陳磊等.煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻技術(shù)的應(yīng)用[J].科技傳播，2019（19）：97-97，89.