煤礦主通風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)變頻節(jié)能技術(shù)，重點(diǎn)介紹了應(yīng)用煤礦主通風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能技術(shù)的重要意義、變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的具體應(yīng)用以及煤礦主通風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用改造三個(gè)方面的內(nèi)容。煤礦工程開(kāi)采過(guò)程中，主通風(fēng)機(jī)發(fā)揮著不可或缺的重要作用，在其運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，可以提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，降低能源消耗，從而提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展。

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

隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)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(jìn)行煤礦開(kāi)采過(guò)程中必須要逐步實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。將變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用在主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行當(dāng)中，不僅可以降低能源消耗，還可以為煤礦開(kāi)采的安全進(jìn)行提供保證，因此對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)在主通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行探討具有重要的意義。

1.應(yīng)用煤礦主通風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能技術(shù)的重要意義

(1)減少主通風(fēng)機(jī)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(huì)加快工程的施工節(jié)奏，這就要求主通風(fēng)機(jī)以及其他的設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間保持運(yùn)轉(zhuǎn)，為煤礦開(kāi)采的順利進(jìn)行提供保證。主通風(fēng)機(jī)在開(kāi)采過(guò)程中可以對(duì)礦井下不同的礦區(qū)的風(fēng)量進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。將變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用煤礦主通風(fēng)機(jī)中，煤礦工作人員在礦井下可以根據(jù)對(duì)風(fēng)量的不同需求對(duì)主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)，這樣就可以降低主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行耗費(fèi)的電能，從而提高能源的利用效率。

(2)延長(zhǎng)主通風(fēng)機(jī)設(shè)備的使用年限煤礦工程施工環(huán)境非常復(fù)雜多變，礦井下的主通風(fēng)機(jī)設(shè)備會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期接觸到潮濕空氣和腐蝕性物質(zhì)而出現(xiàn)磨損，再加上主通風(fēng)機(jī)需要長(zhǎng)時(shí)間保持運(yùn)轉(zhuǎn)，因此一般煤礦工程中的主通風(fēng)機(jī)設(shè)備非常容易出現(xiàn)損壞。除此之外，用于啟動(dòng)主通風(fēng)機(jī)的電流類型為工頻電流，也就是說(shuō)，在設(shè)備啟動(dòng)的一瞬間，電路中的電流值會(huì)非常大，這時(shí)就可能會(huì)超出主通風(fēng)機(jī)的可承受電流值。綜上，主通風(fēng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在礦井下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，其運(yùn)行情況、使用年限都會(huì)受到一定的消極影響。此時(shí)，就需要優(yōu)化和完善主通風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（如圖1），并利用主通風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能技術(shù)，可以在一定程度上延長(zhǎng)主通風(fēng)機(jī)的使用年限。具體來(lái)講，通過(guò)變頻節(jié)能技術(shù)可以對(duì)設(shè)備啟動(dòng)電流的大小進(jìn)行控制，使其低于主通風(fēng)機(jī)的最高限制電流，這樣在啟動(dòng)時(shí)，主通風(fēng)機(jī)受到的電流沖擊就不會(huì)太大。同時(shí)，通過(guò)變頻節(jié)能技術(shù)可以對(duì)主通風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，這樣主通風(fēng)機(jī)受到環(huán)境的影響就會(huì)減小。也就是說(shuō)，變頻節(jié)能技術(shù)可以延長(zhǎng)主通風(fēng)機(jī)設(shè)備的使用年限。

(3)降低主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量變頻節(jié)能技術(shù)在主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的應(yīng)用是通過(guò)控制線路中的電流值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。應(yīng)用了變頻節(jié)能技術(shù)之后，主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的輸出電壓也會(huì)得到控制。當(dāng)電流和電壓的數(shù)值同時(shí)被控制時(shí)，這個(gè)時(shí)候通過(guò)主通風(fēng)機(jī)的電磁通量是不變的，在這種情況下，主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的熱量會(huì)有一定程度的減少，這樣主通風(fēng)機(jī)就可以保持長(zhǎng)時(shí)間地安全平穩(wěn)的運(yùn)行，從而為煤礦開(kāi)采其他工作的順利進(jìn)行奠定良好的基礎(chǔ)。

(4)提高風(fēng)量控制工作的效率煤礦企業(yè)在進(jìn)行煤礦開(kāi)采工作時(shí)，為了保證主通風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，通常會(huì)選擇使用工頻電流來(lái)開(kāi)展各項(xiàng)工作。對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整時(shí)，相關(guān)工作人員一般只能手動(dòng)操作主通風(fēng)機(jī)的擋板，這種傳統(tǒng)的方法往往不夠準(zhǔn)確，并不能達(dá)到原本的風(fēng)量調(diào)節(jié)目標(biāo)，有時(shí)還存在調(diào)節(jié)力度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題。而在主通風(fēng)機(jī)中利用變頻節(jié)能技術(shù)時(shí)，就可以有效地解決這個(gè)問(wèn)題。變頻節(jié)能技術(shù)可以對(duì)礦井下不同區(qū)域的風(fēng)量進(jìn)行準(zhǔn)確地測(cè)量，并根據(jù)實(shí)際需求對(duì)風(fēng)量進(jìn)行自動(dòng)地控制，這樣不僅可以有效提高風(fēng)量控制工作的質(zhì)量和效率，而且可以為后續(xù)的煤礦開(kāi)采工作奠定良好的基礎(chǔ)，保證煤礦開(kāi)采工作的順利進(jìn)行。

2.變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的具體應(yīng)用

(1)應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的調(diào)節(jié)方式進(jìn)行選擇煤礦企業(yè)在進(jìn)行煤礦開(kāi)采的過(guò)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(duì)主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)地調(diào)整，也就是說(shuō)，礦井下的風(fēng)量需求以及具體的通風(fēng)情況都是動(dòng)態(tài)變化的。以往礦井下工作人員對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，首先需要使主通風(fēng)機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)，然后再改變?nèi)~片的安裝角度，這樣雖然可以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)量的調(diào)節(jié)，但是會(huì)造成能源的浪費(fèi)，而且還會(huì)降低主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率。利用變頻節(jié)能技術(shù)對(duì)主通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，并不需要關(guān)閉主通風(fēng)機(jī)，而是在各項(xiàng)設(shè)備都正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)的，這樣風(fēng)機(jī)風(fēng)量的大小就可以通過(guò)變頻節(jié)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)地調(diào)節(jié)。當(dāng)然，在利用變頻節(jié)能技術(shù)時(shí)，還需要選擇與主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行相匹配的變頻器，這時(shí)一定要充分考慮到主通風(fēng)機(jī)電機(jī)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(fēng)機(jī)電機(jī)相符合，當(dāng)然，變頻的頻率不能過(guò)低，否則電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行就會(huì)出現(xiàn)異常，這樣變頻節(jié)能技術(shù)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(dòng)，從而確保變頻器安全穩(wěn)定的發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的高效調(diào)節(jié)。

(2)應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)對(duì)控制方式與控制方案進(jìn)行合理選擇變頻調(diào)速器是近幾年才被研發(fā)出來(lái)的一種用于電力變換工作的設(shè)備，在很多工業(yè)行業(yè)中，變頻調(diào)速器因?yàn)槟軌蚋咝У貙?duì)電力進(jìn)行變換而有廣泛的應(yīng)用。而隨著科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦開(kāi)采工作中發(fā)揮的作用也越來(lái)越大，應(yīng)用該技術(shù)不僅能夠降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的能源消耗，還可以幫助相關(guān)工作人員對(duì)風(fēng)量的控制方式和控制方案進(jìn)行合理的選擇。一般情況對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，相關(guān)的工作人員會(huì)設(shè)置兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)，一臺(tái)為主通風(fēng)機(jī)發(fā)揮主要作用，一臺(tái)作為備用防止主通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，這樣可以保證通風(fēng)工作順利進(jìn)行，從而保證礦井下煤礦開(kāi)采工作的安全性和平穩(wěn)性。同時(shí)，為了確保變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，礦井主要通風(fēng)機(jī)可以正常運(yùn)行，還需要實(shí)現(xiàn)變頻器與工頻之間能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)切換，其線路控制方案如圖2所示。

3.煤礦主通風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用改造分析

目前我國(guó)大部分煤礦企業(yè)對(duì)主通風(fēng)機(jī)的改造方式分為以下兩種，分別為：第一，安裝變頻器；第二，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)中的葉輪葉片角度。這兩種方式每個(gè)都具有缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，煤礦企業(yè)要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行選擇，盡可能地強(qiáng)化變頻節(jié)能技術(shù)在主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的作用，為整個(gè)煤礦開(kāi)采工作的順利進(jìn)行提供保障。具體來(lái)講，在主通風(fēng)機(jī)中安裝變頻器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)率和風(fēng)量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，但是在改造過(guò)程中需要花費(fèi)較大的人力和物力成本。調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)中的葉輪葉片角度雖然不會(huì)耗費(fèi)較大的資金成本，但是并沒(méi)有有效降低主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的能量消耗，也就是說(shuō)，第二種改造方式并不能完全發(fā)揮出變頻節(jié)能技術(shù)在主通風(fēng)機(jī)中的作用。綜合來(lái)看，第一種改造方式的性價(jià)比更高一些，因?yàn)槿绻诿旱V工程施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行大范圍的改造，那么風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中消耗的電能將會(huì)有很大程度的減少，這樣就可以達(dá)到節(jié)約能源、降低成本的目的，同時(shí)還可以為主通風(fēng)機(jī)的持續(xù)高效運(yùn)轉(zhuǎn)提供保障。

4.小結(jié)

主通風(fēng)機(jī)能夠使礦井下始終處于通風(fēng)狀態(tài)，因此對(duì)于保證礦井下煤礦開(kāi)采人員的人身安全具有非常重要的作用。應(yīng)用煤礦主通風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能技術(shù)的重要意義分別有：減少主通風(fēng)機(jī)消耗的電能；延長(zhǎng)主通風(fēng)機(jī)設(shè)備的使用年限；降低主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量；提高風(fēng)量控制工作的效率等。變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的具體應(yīng)用分別有以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的調(diào)節(jié)方式進(jìn)行選擇；應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)對(duì)控制方式與控制方案進(jìn)行合理選擇等。

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作者：張宇騁 單位：同煤集團(tuán)晉華宮煤礦