變頻調(diào)速在風機和泵類負載上的應用具有顯著的節(jié)能效果，并且具有無沖擊啟動和軟停機的優(yōu)良控制特性，因此變頻器首先在冶金、電力、石化、供熱和民用風機水泵的控制領域得到廣泛的應用。

      由于煤礦生產(chǎn)的特殊環(huán)境和安全上的特殊要求，變頻器在煤礦的應用起步比較晚。隨著我國市場經(jīng)濟的深入發(fā)展，煤礦的增產(chǎn)、降耗、提效被提到了重要地位，設備節(jié)能改造勢在必行。變頻調(diào)速在煤礦井上固定機械和采煤機上也有了一定的應用并取得了較好的效果。

  2 變頻調(diào)速在主扇風機上的應用

      2.1 礦井通風設備與風機節(jié)能原理概述

      煤礦主扇風機按結(jié)構分為軸流式和離心式;

      風機是保障煤礦安全的主要通風機械，365天晝夜運轉(zhuǎn)。礦井主扇風機一般配備兩套，一臺工作一臺備用;根據(jù)礦井的規(guī)模，主扇風機的配用功率從數(shù)十kW至數(shù)百kW。功率315kW以下的，一般選用380V低壓電動機;

      功率大于315kW的，多選用6kV高壓電動機。主扇風機安裝在地面，可以選用通用電氣設備。

 

       礦井主扇風機的額定通風能力(風量、風壓)是根據(jù)設計計算的礦井末期的通風阻力和達產(chǎn)時的風量確定。在礦井投產(chǎn)初期，風機的富裕能力是比較大的;

      為了達到生產(chǎn)需要的風量和風速，過去通常的做法是關小風門擋板，人為的增加通風阻力改變主扇風機的運行工況來調(diào)節(jié)風量。風機排風量特性曲線見圖1所示;當風機以額定轉(zhuǎn)速運行時，風機的排風量和風壓按特性曲線1變化，并與風門全開時的巷道(管網(wǎng))阻力曲線2相交于額定工況點N，風機的排風量為Qn、壓頭為Hn;

      在煤礦投產(chǎn)初期，由于開拓量小巷道短通風阻力小，如果按額定工況通風，將造成采煤工作面風速超限并引起煤塵飛揚，影響采煤面的工作和安全。一般采取關小風門擋板增大通風管網(wǎng)阻力使風機工況點移至E點。這時礦井的排風量減少為Qe，產(chǎn)生的壓頭為He。如果采用降低風機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)風量，風機將按特性曲線4運行并與曲線2在產(chǎn)生需要風量Qe，風門全開的管網(wǎng)曲線2相交于工況C點。

根據(jù)風機和水泵的相似定律，風機的風量、轉(zhuǎn)速與功率有下式成立;

     

理論分析和實測都證明用人為增加通風阻力(關小閘門)的方法調(diào)節(jié)風量會造成電能的浪費，是不可取的。采用改變風機轉(zhuǎn)速的方法調(diào)節(jié)風量不但節(jié)能效益顯著，而且還有減少機械磨損延長機械使用壽命的效果。

 2.2 選用變頻器的要求

      煤礦主扇風機如何選用變頻器？首先要考慮的是風機在現(xiàn)在的運行工況下，是否還有節(jié)能潛力，如果現(xiàn)在運行時風門擋板已經(jīng)接近全部打開，才能滿足礦井需要的風量，這臺風機也就沒有安裝變頻器的必要，反之，可以考慮選用變頻器;風機屬于平方轉(zhuǎn)矩類負載，應選用適合于風機水泵使用的通用型變頻器。一般根據(jù)主扇風機的額定電流選用變頻器;變頻器的電壓等級應符合電源與電動機的額定電壓要求，額定輸出電流大于扇風機電機的額定電流;另外要注意變頻器經(jīng)常運行的頻率不能太低，防止電動機溫升過高。同時，要選用正規(guī)廠家、經(jīng)過運行證明質(zhì)量可靠、售后服務好的產(chǎn)品。

2.3 變頻器應用舉例

      黑龍江省某煤礦四井主扇風機為4-72-11N016B，配套電動機JO2-92-6型75kW 380V;

      實測總排風H1=1931Pa。總?cè)腼L量Q1=64800m3/h，n1=710r/min用閘門調(diào)節(jié)風量;按煤礦生產(chǎn)安全規(guī)程要求的配風量Q2=50400m3/s，H2=1171Pa，根據(jù)相似定律求出調(diào)速后風機轉(zhuǎn)速n2=552r/min;

      風機皮帶傳動減速比i=0.73，求出調(diào)速后電動機轉(zhuǎn)速n3=756r/min，再求出變頻器輸出頻率為39Hz。電動機軸功率35kW。

根據(jù)風機配電動機功率選用ABB公司產(chǎn)品變頻器一臺;變頻器驅(qū)動一臺風機，備用風機仍然由工頻拖動。

扇風機變頻改造后運行穩(wěn)定。經(jīng)運行測試表明，通風系統(tǒng)各項指標符合安全規(guī)程要求;月節(jié)約電量10800kWh，年節(jié)約電量129600kWh;按電價0.64元/kWh計算，年節(jié)約電費8.3萬元;投資回收期1.9年。