變頻調速技術在礦井通風系統控制中的應用
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摘 要：礦井作業中，礦井設備的應用是最為普遍的。設備中的通風系統在礦產開采作業中，具有重要的作用，因為，它能夠提供輸送新鮮空氣，還能夠改善井下的工作環境。文章主要對礦井的通風系統的節能方法進行分析和研究，重點強調了變頻調速技術的應用。從而使煤礦的生產達到節能的目的。
關鍵詞：變頻調速技術;礦井;通風系統
0 前言
煤礦開采作業中，通風機主要承擔的工作是改善井下的環境，并向井內傳輸新鮮的空氣，讓煤礦開采人員能夠正常工作。所以，通風系統的穩定程度影響著生產安全性，因此，對于此設備的重視程度要高于其他設備。如何提高通風系統的穩定性和安全性，又能夠正常的工作是技術人員一直研究的課題。因為此設備一旦發生故障，那么就會對整個礦區的開采人員造成嚴重的生命威脅，技術人員采用了PLC控制的變頻調速監控系統，從而使此問題得到解決，還提高了經濟效益。
1 通風系統的節能方法和重要意義
1.1 通風系統運行的特點
當前通風系統主要有運行時間長，能耗高的特點 其向井下傳輸風力往往達不到實際需求，因為井下通風系統的工作依據主要根據井下人員的數量，還有瓦斯的情況，勞動生產率，采煤采用的方法，產量是否變化以及巷道的阻力來設定輸送的風量。但是這幾個因素還存在變化的因素，瓦斯量是需要預先預測的，預測的數值往往要大于實際情況。所以最好的送風方式是根據變化進行風量的調節，還要使通風機和電動機的容量規格留有余量。
1.2 對設備進行節能設置的意義和方法研究
根據國家加大對節能力度的要求，對于井下礦業所利用的設備的耗能問題就要進行節能設計的工作。而井下作業中，有兩大設備是耗能最大的，一個是通風機，一個是水泵，因此要進行節能工作。通風機是井下作業中不可缺少的設備，因為它承載著所有開采人員的生命安全，它可以向井內輸送新鮮空氣，還可以改善井下環境，因此，長時間的運轉作業，所耗的能量是很大的，近年來，通風系統的節能把控已經是礦井技術一直研究的課題，需要利用科學技術進行改造環節，改進的原則是，要在保障通風和工作面安全的基礎上，對其供風量進行調節，提升風機的工作效率。
調節風機的主要方法是：第一，利用液力進行耦合工作。此方法是利用液體進行傳遞扭矩的工作，利用液力耦合裝置放入電機和負載間，通過裝置中的渦輪部件，泵輪部件，勺管部件，三者互相協調工作，再利用液面的高低調節耦合能力來改變風機的轉速。雖然此方法有一定的效果，但是還是有缺點的，它的缺點在于效率低和調速范圍窄的缺點。第二，利用串級調速。此方法的使用可以達到一定的目的，但是缺點還是很多的，它調速的范圍還不夠高，而且電機需要不停的更換，加大了后期的維護工作量，功率也達不到很高，它所利用的是繞線式異步電動機的模式，可以將轉子繞阻的一部分能量通過整流方法和逆變方法再送回到電網中。第三，利用變頻調速。利用變頻調速達到節能的要求，是目前最有效節能的方法內容。它具有調速范圍寬，結構非常簡單，保護功能全面，工作效率高，穩定性能好的特點，而且在實際過程中，可以得到理想的速度參數。此方法所利用的是利用變頻器把交流電轉變成電壓或者是頻率，兩者都可進行調整從而把控電動機的變速工作。
2 變頻調速技術工作原理
通過實踐研究我們知道改變了電源的頻率后，可以對電動機進行調速控制工作，如果電源的頻率越高，那么電動機的轉速也會越高，反過來講，當風量逐漸下降時，把電源的頻率降低，那么電機的轉速也會越低，此實踐過程主要利用的是電機學原理，通過異步電動機的轉速公式可以得到需要符合的標準，通過電機學原理還可以得到異步電動機的轉速和轉差之間的關系，從而能夠使異步電動機應用于通風系統中。在實際作業過程中，還可以利用異步電動機和油泵的調節電源頻率，來改變電機的轉速從而實現了變頻調速要求。
3 如何實現變頻調速技術
在實踐中已經被證實，變頻調速技術是最佳的節能方法，那么就需要把這一技術應用于通風系統節能工作中，如果達到有效的利用，這就需要采取一些措施，第一，要選擇具有優勢的電動機和變頻器。因為通風系統需要持續的向井下輸送空氣，那么就需要它有很大的容量，因此，在選擇電動機時一定要選擇中壓的電動機，還要根據電壓和容量值來選擇中壓的變頻器。在進行變頻改造時，還要根據現實的情況而選擇是否保留原有的電動機。對通風設備進行研究可以得到，通風設備如果在低速工作時，它的負載力較輕，因此對過載能力的要求不是很高，而負載對于轉速的精度要求也很低，基于以上因素，可以采用經濟性的普通功能型的通用變頻器。只不過在進行此項環節時，要注意通用的變頻器利用的是SPWM調制，所以異步電動機中的電流會含有高次諧波的成分，高次諧波對電動機的影響是很大的，它加大了電動機的損耗，會使電動機的工作效率還有功率都會變得很差。所以，在選擇通用變頻器時，一定要選擇高次諧波小的。另外，在利用變頻調速技術時，還要把頻率的信號控制還有通風系統在低速運行時產生的散熱考慮在內，舉例來說，如果礦用的通風機，它的變頻調速應設定在轉速的75-100%之間為宜，它的最小轉速可以通過實際的通風管道的曲線來確定。針對井下的信號干擾過大，可以選擇PLC頻率信號控制器，它利用遠程通信就可以達到控制轉速的目的。
4 運行效果
利用變頻調速技術進行的節能工作，通過一段時間的實踐，從而可看出它的節能工作效率是最大的，變頻器主要是利用調節頻率來達到控制電機的轉速的，它還可以達到以自動進行控制，不需要通風機停機以后再進行調整工作，因此，礦井下的新鮮空氣，以及所有開采人員的安全也得到了有效的保障。變頻調速技術的工作特點是，如果利用了高壓的變頻調速裝置，促使通風系統進行軟起動工作，它起動產生的電流絕對不會超過額定電流，雖然加長了起動時間，但卻不沖擊電網，從而延長了電機和風機的使用年限。變頻調速技術的使用，可以讓起動更加的平穩，還可以在低速下工作，一些噪音還有溫度都明顯的下降了，可以使檢修工作能夠達到延長，進一步節省了成本費用。另外，變頻技術的廣泛應用，變頻設備已經成一種單獨的商品陳列在市場中，購買它用于通風系統中不需要動所有的設備，只需要直接接入電路，然后設置相應的軟件，從此可以看出，它的利用具有時間短，便捷安裝的特點，不需要大量繁瑣的工作量。
5 結束語
通過以上的論述，可以知道變頻調速技術是真正能達到通風系統的節能效果的，這就達到了國家節能的要求。變頻調速技術不只達到了節能的要求，還能使井下工作在負載運行的情況下，依然保持著高效能，平滑度和穩定的工作狀態，從而使井下工作更加順利的開展。根據我國目前的情況來看，礦井中的風機運行和設計的目標還存在著很大的差距，耗能過大，所以，要加快推廣變頻調整技術的使用，從而使通風系統能夠更好的為井下開采人員服務，又達到了國家的節能要求，從而實現了企業的經濟效益，提高了礦業開采的工作效率。
參考文獻：
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