变频器在矿山通风机中的应用

变频器在矿山通风机中的应用

吴鹏程1钱鸣2

1.安徽省池州市金森矿业有限公司安子山硫铁矿池州247155；

2.池州市正信安全技术咨询有限公司池州247100

摘要：随着全球能源的日益短缺，我国对于能源的开采和保护工作异常看重。在现今的矿山能源开采中，主要实行的是“以风定产”的方针，为此，矿山开采处会安装只有通风机，从而向矿井内输送新鲜的分流，，维持空气流通，稀释、疏散、排放有毒有害、易燃易爆气体及粉尘，进而保障矿井下工作人员的生命安全。但是通风机在使用过程中会出现大量的能耗，提高了生产成本，为此就需要合理利用变频器去进行控制，并不断优化通风机效率，以确保在降低能耗的前提下保障矿井生产安全。基于此，本文九江对变频器在矿山通风机中的应用进行详细的分析和探究，希望可以提高通风机安装变频器后的节能效果。

关键词：变频器；矿山；通风机；应用

近些年来，在矿山、炼钢厂、水泥制造、化纤等行业中都有用到通风机。而传统的通风机在对风量进行调节时，主要通过对风机叶片角度调整或由风门调节操作而实现的，这样的操作不仅复杂，还会使电机满负荷运行，从而降低电动机的工作效率，造成大量的能源浪费。所以，在矿山上使用的通风机需要对其进行优化，并利用变频器，使电机的定速运转改为根据需要的流量来调节电机的转速，这样就可以节约大量的电能，并且提高通风机的工作效率，保证矿井下的人生命安全的同时促进矿山生产的安全性。

1、变频器的工作原理

变频电机一般为感应式的交流电机，在工业生产中有广泛的应用，其旋转速度受两个因素的影响，一个是电机的极数，通常是固定的，一个是电机的频率。由于电机的极值数是2的倍数，而不是连续的，所以在对电机的速度进行调节时，一般不会通过改变其极值来实现。于是，电机的旋转速度与频率之间是成正比关系的。用公式表示为n=60f/p，其中，n表示同步转速，f表示电源频率，p表示电机级对数。由于频率是电机供电电源的电信号，所以可在外部对频率进行调节，待调节好以后再供给电机。通过这样的方式，可对电机旋转速度进行灵活的控制。尤其是在电机的频率降低时，更容易出现问题。所以，为避免电机被烧坏，要同时改变频率和电压。在对变频器进行实际的使用时，还要考虑其散热问题，因为当变频器的温度升高时，其发生故障的频率也会增加，使用寿命会降低。当温度上升10℃，变频器的使用寿命就会缩短一半。所以，在对变频器进行应用时，一定要考虑到其散热问题。

2、变频器调速的特点及节能分析

如何能根据通风机的实际工况直接控制风量的大小而满足工况的要求？变频器的出现很好的解决了这个问题。变频器是无级调速的，用变频器改造风机，具有以下特点：（1）起动停止平衡，无级调速，调速范围大；（2）工作可靠，能长期稳定运行；（3）操作简便，维护量小；（4）输出特性可满足风机性能要求；（5）节能效果显著。根据通风机的流量变化与转速成正比，压力变化与转速成正比，功率变化与转速变化立方成正比。当风机转速降低时，风量减少，电机功率成立方比下降。

3、变频器在矿山通风机上的安装

3.1温度控制

变频器是由各种元器件组成的，其中的电子元件功率是最大的，温度变化对电子元件产生的影响比较大，其温度一般要低于55℃。为确保其在适用过程中的安全性，不能将温度控制在其极限值，低于40℃比较适宜。通常情况下，变频器是安装在控制箱箱体上部的，安装使要严格按照说明书操作，禁止在靠近变频器底部的位置安装容易发热的元件。如果温度变化比较大，变频器的内部很容易出现结露现象，从容使其绝缘性受到影响，严重的时候还会引起短路。所以，最好在控制箱内放置干燥器和加热器。在水处理间会与比较多的水汽，在温差比较大的情况下，更容易出现结露现象，必须重视此类问题。

3.2防电磁波干扰

当变频器处于正常运行的状态时，其周围会出现许多干扰电磁波，它们都是受整流和变频的影响才产生的，对仪表、仪器的干扰是非常大的。所以，变频器周边的柜内仪表和电子系统都要使用金属外壳，以免电磁波对仪表造成干扰。各类元器件在接地时要确保其可靠性，要保证屏蔽层的接地。若是无法做到对电磁干扰进行有效的处理，将会导致整个系统的运行受到影响，进而影响到控制单元失灵，甚至严重时会导致控制单元损坏。

3.3布线方法

尽量缩短变频器和电机之间的距离，不仅能够有效减小电缆的对地容，还能对干扰的发射源进行控制。在选用控制电缆时，最好使用屏蔽电缆，动力电缆也宜采用屏蔽电缆，也可以变频器和电机完全使用穿线管屏蔽。电机的电缆要独立开来，不能与其他的电缆走线交织，并将最小距离控制在50cm。并且，电机的电缆不能与其他的电缆长距离平行走线，否则就会因为变频器输出电压的不断变化而引起电磁干扰。如果在特殊情况下控制电缆不得不与电源电缆交叉，则要尽量将交叉角度控制为90°。同时，变频器的模拟信号线宜选用屏蔽双绞线，不能与主回路线交叉，要分开走线。

3.4变频器接地

变频器的接地是否正确，决定着系统是否能够稳定的运行，是否能够对噪声进行有效的控制。变频器接地端子的接地电阻要尽可能的小，接地导线的截面最小不能低于4mm，长度最长不能超过5m。在变器接地时，不能与动力设备的接地点重合，要分开。此外，要将信号线屏蔽层的一端，与变频器的接地端相接，另一端则要浮空，并保持变频器与控制柜电气的畅通性。

4、变频器在矿山通风机中的应用

在矿山通风机的电动机上安装变频器，可提高通风机的工作效率，还能降低电能损耗，达到节能的目的。并且，根据通风机的实际工作情况，对变频调速装置的速度进行调节，可促使通风机达到更好的工作状态，从而有效保护电机。例如：电机出现过流、缺相、过压、短路等多种情况时，可以对其产生保护作用，从而避免电机损坏问题出现。另外，在大功率情况下，变频器的合理运用，可以使电机给电网带来的污染大大降低，最终促进其功率因数提高。因此，可用变频器对原有的矿山通风机系统进行改造，使其发挥更大的作用。在改变变频时，可根据实际的工作需要，使电动机更加高效的运行，从而提高其工作效率。当电动机不再工作时，则可使其低速运转，以降低其电能消耗。与此同时，还可根据实际的工作需要，对变频器就你行调节。将变频器应用于矿山通风机中，能使通风机的操作更加简便，在微机的控制下，还能提高其操作的自动化水平。并且，在变频器的作用下可实现平滑启动，转机的转速也会下降，能减小机械磨损，从而降低通风机出现故障的概率，避免因为故障而造成的经济损失。在矿山通风机上，想要更换的使用变频设备所达到的效果，则可通过其电能的节约量，以及其降低的经济成本来分析。比如，某矿山通风机的功率为160Kw，运行电压U为380V，电流I为285A，cosφ=0.886，如果按照通风机24小时连续运行，全年运行330天计算，则每年消耗的电量为131888度。在使用变频器后，电压和电流分别为380V和184A，cosφ=1，每年的电能消耗量为959112度。因此，使用变频器每年可节约358776度，节电率为27.2%。如果按照没度电0.6元计算，则每年能够节约电费215265.6元。通常情况下，在分析矿山的生产情况以后，利用变频器对矿山通风机进行改造，基本能在一年的时间内，将成本节约回来。在经过一年之后，矿山通风机所节约的资金就可视为其收益。

结语

综上所述，随着时代的发展和先进技术的推广，在矿山通风机的使用过程中，需要合理的利用变频器对其进行结构改造，从而提高节能效果，降低成本投资。而变频器的使用，还可以使通风机可软起软停、减少设备机械冲击、延长设备使用寿命、降低设备的维修费用。在变频调速技术日益先进、成熟的当下，优化通风机的调速控制方式，将可以有效的提高工作效率，提升设备的技术含量，降低通风机发生故障的概率，这对于构建国家建设节约型社会有着非常现实的意义。

参考文献

[1]基于熵权-灰色关联分析法的矿山通风系统健康评价模型[J].申士宝.内蒙古煤炭经济.2017（01）

[2]2018年第十一届世界矿山通风大会[J].西安科技大学学报2017（06）

[3]矿山通风安全管理浅析[J].王建东.机械管理开发.2016（12）