关于变频技术在通风机控制系统中应用的研究

【摘 要】我国煤矿使用的通风机中，大多数的使用效率只有50%左右，从而造成电能的大量浪费。通过在通风机中应用变频技术，可以提高风机的能量利用效率，节约电能。文章就变频技术在通风机控制系统中的应用进行了探讨。
　　【关键词】变频技术；通风机；控制系统
　　1 变频调速技术在通风机控制中的作用及其原理
　　1.1 变频调速技术在通风机控制中的作用
　　矿井主通风机是保证矿井安全生产的重要装备及主要用电设备，担负着向井下连续输送新鲜空气以供给人员呼吸、稀释并排出有害气体和浮尘的任务。由于井工矿井在开采前、后期随地质条件变化较大，导致对通风量、静压等工作参数的不同要求，从而对通风机械、拖动电机、供电及控制要求也大不相同。以往煤矿企业通常采取两种方法予以解决： 一是不同时期选用不同的主通风机以匹配通风需求，给企业造成重复投资； 二是选用大能力的通风机全速运转，通过调节风门、挡板开度的大小来调整所需风量，多余风量以风门、挡板的节流损失消耗，造成“大马拉小车”、能源利用效率低的问题。如何使企业一次投资，同时又有效解决矿井不同时期通风要求和能源利用效率低的问题仍面临艰巨的探索。
　　变频调速技术一改普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无须任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，且风机采用变频调速控制，可以大大提高电机转速的控制精度，使电机在最节能的转速下运行，达到系统高效运行的目标。因此主通风机变频调速技术的应用，不仅可有效解决不同时期及变化条件下的通风需求，也可有效杜绝传统调节风量手段所造成的能量损失，矿井通风电耗约占全矿井用电的20%～30%，矿井主通风机变频改造节能潜力较大。
　　1.2 通风机变频调速节能原理
　　变频调速技术是电机调速和节能的主要手段，广泛地应用于各个领域。采用变频调速技术使通风机在最为节能的转速下运行是可行的。根据流体力学比例定律可知： 当通风机转速由额定转速 改变为 时，风量、负压及功率之间的关系为：
　　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，即当所需风量减少，风机转速降低时，其功率按转速的三次方下降。可见，对于通风机而言通过变频调节转速，节能效果非常明显。
　　2 变频技术应用于煤矿通风机控制系统的考虑因素
　　变频技术在煤矿通风机控制系统的应用已经是现今和未来发展的必然方向，要想实现通风机风量的自主控制，在进行煤矿通风机控制系统的变频技术设计时应考虑以下因素。
　　2.1 可靠安全性能的因素
　　通过通风机的电器数值来决定最适合的曲线进行加速，这样做是想取得最好的软启动功效。①依据煤矿需要的风压与风量的数值大小，对风机的最好叶片位置进行调节，按照通风机的曲线特性选取最好的工况点与转动速度，最终决定变频器的使用速率。②按照有关的规定，煤矿每一年都要进行井下的反风演练，这样做就是为了保证灾害发生的时候，通风机能够迅速的进行反风操作，为煤矿井下提供充足的反风量。③变频器内部基板三防涂层处理及铜条的镀镍处理，提高了变频器环境适应性，适合煤矿应用环境。设定变频器的工作频率时，需要对负频率的范围进行设置，没有必要遵循传统的反风形式。将风道风门进行调整，电动机通过相序的切换实现反转，实现了负频率值的调整，从而能够将通风机进行减速归零，之后进行负频率的运作，如此一来尽量控制人为失误的发生，保证了反风运转的安全性能。
　　2.2 节约能源的因素