变频技术在煤矿通风机控制中应用探析.docx

变频技术在煤矿通风机控制中应用探析 摘 要：通过与传统的煤矿通风机调速控制技术比 较，介绍了变频技术的优点及应用与煤矿通风机控制系统中 的可行性。 关键词：变频；通风机；安全 1前言 煤矿巷道的通风系统，在煤矿安全生产中起着至关重要 作用，主通风机是保障通风系统的重要设备。由于功率大， 昼夜连续运转，耗电量占煤矿总用电量的15%?20%,有的高 达30%o风机的实际工况，取决于风机的特性曲线和矿井的 阻力特性曲线。在生产过程中，矿井阻力特性曲线是变化的。 随着煤矿开采及掘进的不断延伸、巷道延长，所需风量增大; 随着煤矿工作面的减少所需风量也减少。各种交流调速拖动 系统有较大局限性，直流调速拖动系统又过于复杂和昂贵， 经过技术上和经济上的比较，我国矿井通风机大多釆用交流 电动机不调速拖动调节风门调整风量的工作方式。随着半导 体技术的进步，新的交流变频调速通风机电控系统以其可靠 性高，调节方便灵活，节能效果显著等优点，已经成为矿井 通风机控制系统的首选。 2通风机调节方法 通风机的风量调节，是通过改变通风机本身的特性曲线 或改变外部管网特性来进行的。可以分为风机恒速时的风量 调节和风机变速时的风量调节。 2. 1通风机恒速时的风量调节 对于轴流式通风机。通过增大叶片安装角度可以增大风 压，也可以通过改变工作轮的级数或叶轮片数来调节通风 量。但这些调节一般需要在风机停机时才能进行，只适合较 长阶段的风量调节，无法实现通风量的平滑调节和与实际通 风量要求的随动。 对于离心式风机。目前都是通过调节通风机口及风道或 送风道中闸门的开启程度，人为地减小风道断面，增加通风 阻力，改变通风管网的特性曲线，最终改变风机运行工况点, 实现风量调节。这是一种很不经济的调节方法。 2.2通风机变速时的风量调节 通过改变通风机的转速，实现通风机特性曲线的改变， 从而改变通风量，是离心式通风机节能运行的有效方法。 由流体力学可知，风量Q与转速n的一次方成正比，风 压H与转速n的平方成正比，轴功率Ps与转速n的三次方 成正比。即：Qxn, Hocn2, Ps^nSo当所需风量减少，风 机转速降低时，其功率按转速的二次方下降。如所需风量为 额定风量的80%,则转速也下降为额定转速的80%,而轴功 率下降为额定功率的51.2%；当所需风量为额定风量的50% 时，轴功率可以下降为额定功率的12.5%。当然，转速降低 时，效率也会有所降低，同时还应考虑控制装置的附加损耗 等影响。即使如此，变速调节的节电效果也是非常可观的。 3变频技术的优点及应用 3. 1变频技术的优点 起动平稳，无级调速，调速范围大；工作可靠，能长期 稳定运行；有无功就地补偿功能，提高功率因数到0.98以 上；转矩补偿功能，即保持电压/频率为一常数，避免当电 源频率下降，造成电机磁路过饱和，增大励磁电流使电机负 载能力下降，功率因数变小；变频器自身的保护功能齐全。 有输入电压不足保护、过流保护、过载保护、短路保护、冷 却散热片过热保护、失速的防止和保险丝短路保护等，大大 提高了电机运行的可靠性；电机可直接启动，启动电流不超 过电机额定电流的1. 7倍，减少对电网和设备的冲击；降低 电机的噪音和温升，延长电机使用寿命；操作简便，改善操 作环境、降低工人作业强度。 3.2变频技术应用特点 为了实现通风机风量自主控制，在进行煤矿通风机控制 系统的变频技术应用时应考虑以下因素。 ⑴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，这样做可以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，保证通 风机在需要时能迅速进行反风操作，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镰处 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，不需遵 循传统的反风形式。4）通风机要定期进行倒机的切换，能 够方便以后的维护工作。 ⑵节约能源的因素。煤矿采用的是性价比较高的变频控 制系统。1）在电动机的异步定电子流中包含了谐波高次的 成分，会导致电动机的功率因数发生差异，所以变频器应采 用谐波高次分量比较小的产品。2）电动机要尽量选择效率 较高，能量耗损较低的，这样做的目的是能够尽量避免铁芯 的损害。3）选择变频的设备时要确保与供电的电压相同且 是直供式的设备，将电网造成的污染减到最小，对高次谐波 起到抑制效果，对其他的设施不会构成干扰。4）由于变频 设备允许正常情况下的电压波动，并且当电网电压降低较多 时不影响运行。所以，在电网出现迅速闪落，高压电网发生