摘要：且变频调速具有速度可调、操作简单、工作效率高、拆装方便以及节能降耗等特点，因此在煤矿设备中应用的范围越来越广，并能有效带动煤矿企业的生产运行效率。因此说随着变频控制技术的不断创新，在煤矿设备中的应用将更加广泛。本文就探讨了变频器在煤矿通风机节能降耗上的应用，以供参考。
关键词：变频器;通风机系统;节能降耗
引文
通风机需要长时间连续运行，而通风机所需电流、电压较高，故通风机也是井下高耗能设备。如果将变频器调速技术在矿井通风机系统中应用，就可以使通风机运行特性改善，从而使通风机起动平缓水平提高，且变频器调节可使PLC自动控制实现，操作简单，省时省力，使通风机系统运行效率和可靠性提高，对通风机系统起到了非常好的保护作用，对提高通风机的使用性能和使用寿命非常的有利。
一、矿井通风机系统变频器的应用
1.应用变频器的效果
1.1节能控制： 将风机作为变频器的负载设备，直接关系着风机的转速。从流体力学来看，转速和通流量之间成正比，流体的压力和转速平方属正比关系，而轴功率P 和转速三次方属于正比。从实践效果可知将风机转速减小了1 /2，自然能耗量也就随之而降低了1 /8，从而可知变速器实现了主通风机的节能。而且大部分煤矿都是一台风机驱动两台电机，因此可以依据这个特征一台变频器能够同时控制两台电机正常运转，无论哪种驱动方式控制变频器功率，总功率都不能够比两台电机的功率和小。
1.2 控制了环境污染： 煤矿主通风机污染环境主要在两个方面，CO 污染和部分粉尘污染。变频器能够自动监测风机排出来的有害气体，如果其浓度超标，就采取管道分流，将所排出的气体送进特制的管道中，做点燃处理。如果气体浓度没有超标，风机所排出的气体就会经过除尘系统除尘之后排入大气之中。
2.选择变频器控制方式
2.1 一对一： 这种控制方式就是一个变频器对应一个通风电机。在煤矿之中适应的旋风机是将两台风机的首尾对接在一起，因此一对旋风机就要使用两台变频器。这种控制方式比较简单，稳定性高。因为400kW 及以下变频器的原材料上相差不大，所以这种控制模式造价较大。
2.2 一拖二： 这种控制方式就是一台变频器拖动两台旋风电机，进行分时控制。虽然整体造价比较低，使用效率比较高，但是这种模式控制上比较复杂，而且安装调试的时间比较长。
二、工程概况
矿井实际情况：转龙湾矿井为新建矿井，于2014年9月投产。选用的通风机设备为FBCDZ-10-NO34/2×630KW（10KV）型轴流式通风机，变频器为JD-BP38-710F，正常运行有功约为600kW，无功功率为450kVar，没有就地无功补偿。两台通风机，一用一备，四台630kW电机，配套的四台电机变频器的价格约为130万。
三、技术方案的确定
1.设备的选择
鉴于通风机系统运行现状和井下通风需求，同时考虑到变频技术在通风机系统上发挥的诸多优势，决定在通风机系统上采用变频技术。结合周围矿井变频器应用情况，最终确定采用高压大功率变频器对通风机电机进行无极调速。当前高压变频器主要有它控型和自控型变频调速系统2种，前者属速度开环控制，应用较少;后者可以有效解决电机失步和震荡问题，故矿井选用自控型高压大功率变频器。结合国内变频器在通风机上的使用效果，同时结合变频器选用应满足纯净输入特性、高功率因数和合理正弦波输出等原则，决定选用JD-BP38-710F系列变频器，可通过可编程控制器（PLC）实现变频器的自动控制，同时，配备的监控系统可以对配电情况、风门状态、变频器输出频率、供电保护装置、风量、风压和通风机运行状态等方面进行实时监控，可实现通风机的闭环自动控制，大大提高了管理人员实时掌握通风机运行状态的精度和准度，有利于维修人员正确判断通风机系统故障和及时维修。变频器主要由整流器、滤波器、控制器和相关电路组成，变频器是一种利用半导体元件将工频电源转换成不同频率的控制装置。根据通风机电机转速与供电电源输入频率关系可知，改变电机频率和电压可以实现改变电机的转速，利用变频器调控系统即可实现电机频率的改变，进而实现电机转速的改变，这样可以通过调节电机转速确保风压符合矿井需求。节电器是基于电力、电子原理和集成芯片控制原理进行设计，将功率因数补偿技术、微处理数字技术、变频调速技术、调压技术等融合在一起的自动控制装置。所选通风机可有效解决电机绝缘和散热问题。
2.解决的关键问题
利用变频器实现通风机的调速控制首先需要确定合理的控制方式和技术，同时还要解决电机在低频运行过程中出现的发热问题。通风机变频器采用DTC控制技术，这样可满足变频器在电网出现瞬间停电故障时变频器能够通过励磁跟踪实现对电机的实时控制，可有效预防以往因雷雨导致的通风机断电事故;制定科学合理的控制技术来实现故障切换和反风控制，具体可从按要求配备双回路供电系统、变频器和电机采用“二拖二”互备方式，采用真空接触式开关等方面进行确定。为了解决电机低频运行发热问题，所用电机匝间绝缘等级确定为H级，温升确定为B级，采用强迫风冷对电机进行冷却，通风机满载时变频器发热量应约为75kW，配电柜外壳防护等级为IP42。
3.变频系统控制组成
变频系统控制主要由高压配电部分、低压配电部分、变频器部分和控制系统四部分组成。高压配电部分主要指双回路供电系统，低压配电部分主要指经由变电所将高压转化为低压作为低压供电系统电源;根据要求采用FBCDZ-10-NO34/2×630KW（10KV）型轴流式通风机，变频器和电机采用“二拖二”互备方式，采用真空接触式开关进行自动切换;控制系统是指采用可编程控制器（PLC）进行通风机运行状态监测、信息切换等。
四、节能效果分析
经过采用JD-BP38-710F系列变频器，通风机运行效率约为50%，根据矿井通风实际。采用变频器调速后，通风机运行效率为原功率的85%左右，即在通风容易和困难时分别为819kW和1260kW，按照当前矿井用电价格计算，可节约电费94.6～135.7万元/a，可见采用变频器对通风机系统的节能降耗效果显著。变频器4台进价约为130万元，可计算变频器成本回收需要1年的时间，变频器平均使用寿命为10a，由此可知在通风机系统中采用变频器在经济上是可取的。
五、结束语
矿井通过将变频器调速技术应用于矿井通风机系统，改善了通风机运行特性，提高了通风机起动平缓水平，且变频器调节可实现PLC自动控制，操作简单，省时省力，提高了通风机系统运行效率和可靠性，对通风机系统起到了较好的保护作用，有利于提高通风机的使用性能和使用寿命。在煤矿通风机的综合运用中，通过采用变频器的综合变频控制技术，在通风机启动速度效率更加平稳、运行电流明显减少的过程中，在综合考虑节能效果的过程中，可以有效的减少大电流转矩对电网的冲击效果，可以延长煤矿通风机的综合使用时间，对于轴承的磨损，也能降到最低，对于综合设备的整体使用功能，也能在实现无人值守的过程中，起到良好的安全管理效果。
参考文献：
[1]赵永刚，徐爱娟.变频器在煤矿主通风机系统中的应用[J].煤矿机电，2010（2）;89-90.
[2]王文.高压变频器在矿井通风机节能中的应用[J].矿业研究与开发，2004，24（2）：47-49.
[3]李油生.基于高压变频器技术探析矿井通风机的节能[J].企业技术开发，2014，33（11）：20-23.
[4]何宗礼.十一矿主要通风机及通风系统优化研究[J].煤炭技术，2009，28（2）：12-15.
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