关于变频器技术在煤矿主扇风机中的应用研究

变频技术在煤矿主通风机中的节能应用摘要：本文从变频技术在矿井主通风机的应用出发，阐述了变频技术节能应用的原理，并通过实例说明变频技术在通风机中产生的经济效益。

关键词：变频技术主通风机节能1引言矿井主通风机是向井下输送新鲜空气，排出CO等有毒有害气体，维护矿井正常生产的大型设备。

因功率大运行时间长，电能消耗多。

因此，对矿井通风机进行合理调节，使其在高效条件下安全经济运行，对提高煤矿效益具有重要的现实意义。

2 风机调速运转节能原理通风机要改变流量和风量时，一般采用转速调节来进行，这样还可以节电。

其原理如下：风量Q与转速n成正比：Q=K1n风压H与转速n的平方成正比：H=K2n?电动机的轴功率P与Q、H之间的积成正比，与转速n的立方成正比，P =K3 n ?。

其中式中的K1、K2、K3 都作为常数，轴功率P 也可表示为P=QH/102，式中为风机总效率，Q为风量，H为风压。

因此采用转速调节时，当要使风量Q由1减为1/2 时，只要使转速由1降为1/2，轴功率则由1减少为（1/2）3 = 1/8，可节约7/8的电功率。

若采用传统的节流调节，转速不变而挡板的开度减小，使Q由1减为1/2 时，风压H变化不大，大部分略有上升。

而且随着风量Q 的减少，风机的效率也降低（见图1中曲线）。

因此由P=QH/102 可见功率P减少不明显，与风量的减少不成比例，而功率P中的大部分用来克服管道的通风阻力而浪费。

虽然风门完全关闭，效率和风量Q 皆为零，轴功率也只能减少到全开时的45% -65%。

上面所述也可由风机的风压一风量特性图算出。

图1中曲线R 即为管道的风阻特性（代表挡板在某一开度下，管道的通风阻力与风量的关系），曲线H即为风机的风压特性（代表在某一恒定转速下，风压与风量的关系），两者的交点A就是风机运行的工作点（此时风机的压力同管道的通风阻力大小相等，方向相反，并处于稳定运转状态）。

图2中，曲线R与挡板开度有关，随着开度的减小变得陡峭。

变频调速技术在矿井主扇风机中的应用薛天山（新疆乌鲁木齐矿业（集团）有限责任公司大洪沟煤矿新疆乌鲁木齐 830079）摘要：通过对变频调速技术在矿井对旋轴流式风机中的应用，介绍了变频调速技术在风机电机使用中的工作原理、特点和产生的经济效应。

关键词：主扇风机变频调速技术应用0 引言变频调速技术是近年来发展起来的一门新技术，它利用电机的转速和输入电源的频率是线性关系这一原理，将50HZ的交流电通过整流和逆变转换为频率可调的电源，供给异步电动机，实现调速的目的。

新矿集团大洪沟煤矿于2002年5月在矿井主扇风机改造过程中，将原来使用的两台4-72-H离心式风机更换为两台BD-II-NO16-6-55KW×2的对旋轴流式风机，单台风机的功率由40KW增加到2×55KW,并使用两台TD200-4 TO55OP变频调速控制器，风机电控方式由自藕降压启动控制更换为利用变频调速控制器控制，在三年的使用过程中实现了风机在低频（1-2HZ）启动，变频运行，矿井风量调节方便简捷，节能高效的目的。

1 系统的组成根据矿井的通风设计，通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式，矿井进风量为2129m3/min，矿井最小负压hmin=820Pa，矿井最大负压hmax=960Pa。

矿井风机选择两台BD-II-NO16-6-55KW×2的对旋轴流式风机，风机技术参数为：风量24.7-52.6 m3/s，风压907-2407Pa，电机型号为YB280-6型，每台电机配置TD200-4TO55OP 变频调速控制器一个，一台风机使用一组变频器，两组互为备用，能够自动投切，变频器柜设置了手动、自动和工频、备用的切换按钮，可根据工作状态进行选择。

2 系统的工作原理矿井的风量根据矿生产能力的变化而发生变化，根据风量计算公式，风量与电机转速成正比关系，通过改变转速即可达到调节矿井风量的目的。

变频器可以根据电动机拖动负载的性质及状态改变电机工作电源的电压和频率，转速公式为：n=60f（1-s）/p，式中：f——三相交流电源频率，一般为50HZ；P——电机定子磁场对数；s——电机的转差率，一般异步电动机在额定负载下时s=（1-6）%。

变频技术在矿井主扇风机中的应用扇风机变频技术结构与特点经济效益分析1引言主扇风机是矿井通风系统中最重要的一部分，它的功率一般都比较大，而且24小时不间断运行，是矿山的主要用电设备之一。

经调查，一个矿井的主扇风机年用电量约占全矿年用电量的8%～20%。

目前，大多数风机异步电动机电控系统都采用工频电源定速控制，其风量和负压控制是通过调整闸板位置或扇叶角度来实现的，人工调节调整闸板或扇叶角度要通过停机、拆卸螺丝等手段，这种做法既不安全又费时费力影响生产（一旦调节风机叶片时，螺丝固定不可靠或松动，就会产生重大安全事故）。

而且大多数风机设计上存在余量，如果任其运转势必造成电能浪费。

加之，有些矿山风量受季节、环境温度和开采工序等影响，需要经常调节闸板或风机叶片角度，因此传统控制系统就显得十分繁琐。

随着变频技术在各行业的应用发展迅速，尤其变频技术在风机电控系统的转速调节、功率因数改善、平稳启动和提高经济效益等方面的绝对优势，据统计，日本在风机变频调速的采用率已达10%，而我国还不足0.01%，显然，具有很大发展空间。

2变频调速技术的应用2.1 应用原理变频调速技术是近年发展起来的一门新技术，它的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f(1-s)/p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数），将50Hz的交流电通过整流和逆变转换为频率可调的电源，供给异步电动机，根据风机比例定律；在雷诺数Re≥5×106、叶片直径、工作介质密度不变的情况下，风机的风量Q与转速n的一次方成正比；风压H与转速n2成正比；功率W与转速n3成正比。

如果调节风机转速，风量将随之成比例改变，而风机功率消耗则成三次方大幅度增减，通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。

因此，变频调控技术在矿井对旋流式风机中的应用正是利用电机的转速和输入电源的频率是线性关系这一原理，它具有高效率、宽范围、节能效果好和高精度等特点，是目前运用最广泛且最有发展前途的调速方式。

变频节能技术在煤矿通风机中的应用研究发布时间：2021-09-03T01:22:57.287Z 来源：《科学与技术》2021年13期作者：张春成[导读] 随着煤矿井下风机变频节能技术的应用范围不断扩大，如何进一步深化变频节能技术张春成开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司，河北唐山 063000摘要：随着煤矿井下风机变频节能技术的应用范围不断扩大，如何进一步深化变频节能技术与煤矿井下风机的有效结合，成为提高煤矿井下风机应用效果的重要手段。

根据“节能”应用程序分析，将频率转换为“煤矿井下”风扇时，必须从“节能”应用程序策略和“煤矿井下”风扇应用程序状态开始，并有针对性地改进应用程序的具体内容。

下面将进行详细分析。

关键词：变频节能技术；煤矿；通风机；应用引言：矿井风机作为煤矿井下生产的基本设备，不仅可以为矿井人员提供足够的空气，还可以净化地下空气环境，保证整个煤矿井下生产的安全。

但是，在矿用风机的使用过程中存在运行性能高、运行效率高等缺点。

因此，我们可以有效地应用节能技术将频率转换为煤矿井下风机，降低煤矿井下企业的生产成本，实现高效节能，从而提高煤矿井下企业的经济效益。

1通风机变频技术节能原理频率转换技术主要是根据流体力学的比例定律来发展的。

当风扇转速变化时，风扇转速与风量之间存在一定的比例关系。

如果总风量要求低于发动机性能产生的总风量，则可以通过降低风扇转速来有效地调整风扇设备的转速，从而达到节能降耗的目的。

1.2变频技术概述变频技术的本质是一种能够把直流电逆变成不同频率的交流电的转换技术，变频器设备作为整个变频技术的主要支撑，其主要运用工作电流频率的改变实现控制交流电，整个过程当中只有频率发生变化，电能不变化。

变频器的主要作用是改变电源中的电压，从而实现调节与变化，并能够使正常工作下的电流电压得到保障。

这属于一种比较节省的变频技术，不但可以控制好能源耗损，还可以减少使用设备的时间，因此被广泛应用。

变频调速技术在矿井主扇风机上的应用孔全义(双矿集团新安煤矿，黑龙江双鸭山155100)强商要]采用变频器改变风机电动机转速的方法，可实现．风机井寺性曲线的变化，获得经济运行工况点，既能实现软起动、软停机，又降低了电机的发热程度和可能出现的故障。

涔撇]变频调速技术；矿井；主扇风机阶段和时间，都有一定的变化，为适应这个变化的需要，风量调节是矿井主扇通风机正常运行和经济运行所必需的。

通常煤矿风机风量调节采用改变风机工作叶轮片安装角度、采用前导叶及风门调节等方式。

其中改变叶片安装角度需在风机停机时才能进行，而前导叶调整范围小，不适应通风网络特性变化较大的情况，风门调节方式从节能来看，又是最不经济的，因此，变频调速技术引人注目。

从研究中发现，采用变频器改变风机电动机转速的方法，可实现风机特性曲线的变化，获得经济运行工况点，既能实现软起动、软停机，又刚氐了电机的发热程度和可能出现的故障。

1变频调速控制方式按风机的使用率和变频器的预期寿命，在保证转换装置操作可靠条件下，采用2台变频器拖动4台电动机的技术方案。

1．1基本原理根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f(1一S) 1P，通过改变电动机工作电源频率来达到改变电机的转速。

风机一般属于二次方转矩负载，其机械轴功率随转速的下降而急剧降低，因此，调速系统输人的电功率也急剧降低。

根据风机比例定律，风机的转速从n变到n2时，风机的风量与转速的一次方成正比，风压与转速的二次方成正比，轴功率与转速的三次方成正比，风机的效率基本不变。

当需要小风量时，用变频器降低风机转速，电动机的输入功率将按三次方的关系大幅度降低，达到节能的目的。

12变频器的选择由于二次方转矩负载的定子电流对于频率敏感，通过变频器将频率上限进行适当限制，电动机的实际电流就不会超过变频器的额定电流，故一般按风机电机的功率选择变频器的功率。

风机变频器属于通用变频器，风机电机采用普通笼形电动机是最佳选择，但电机在40％同步转速以下长期运行时，随着转子转速的降低，端部风扇叶片逐步失去散热能力，导致电机过热，这是在变频器选型和节能估算时应认真考虑。

变频节能技术在矿用通风机中的应用随着现代矿业产业的发展，矿用通风机成为保证采矿安全、增加产出的重要设备。

然而，现有的矿用通风机设备在使用过程中能源消耗大，运行效率低的问题仍然存在。

因此，变频节能技术成为了优化和提高矿用通风机运行效率和降低能源消耗的重要手段之一。

变频技术是将交流电先变为直流电，再经过逆变成为需要的交流电，可使电动机的转速随着负载的变化而发生调整，从而调整通风机风量。

与传统方式不同的是，变频器可根据实现的控制要求灵活地调整电机转速，降低旋转速度、减少进风口高度，来降低通风机的能耗和增加它的运行效率。

首先，变频节能技术可以提高设备的运行效率。

在矿井中，矿用通风机的运行是需要不间断持续进行，因此，运行效率对于矿业生产的效益至关重要。

通过采用变频节能技术，通风机能够动态调整运行速度，适应不同的通风要求。

例如，在较短时间内自动完成大量的风量调节和恒流控制，不仅可满足矿井生产需求，而且能够提高机器的生产效率和可靠性。

其次，变频节能技术可降低通风机能源消耗，降低生产成本。

由于传统通风机工作时，其电机要以固定的功率进行运行，因此，能源消耗难以避免。

然而，变频节能技术的引入则使机器能够在保证风量要求的条件下，调整运行速度和跨距，降低能耗和电力成本。

实际应用中，通过采用变频调速器在运行过程中对空气体积和风速进行智能调控，使电机的负载率始终保持在较低水平，从而引起能源消耗降低，降低生产成本。

第三，变频节能技术可提高设备的可靠性和维护成本。

矿山环境的特殊，通风机设备需要长时间的不间断工作，会导致设备损耗严重。

传统的通风机需要定期维护，这不仅增加了劳动力成本，同时也会增加运行成本。

变频节能技术的应用可以提高设备的调节精度和实时监控，从而极大地降低维护成本，增加了设备的可靠性和安全性。

在总体上，使用变频技术能够实现矿用通风机的智能控制，提高设备运行效率和降低能耗，从而促进了矿业的可持续发展。

随着科学技术的进步和工业的发展，变频节能技术将成为矿用通风机行业的重要趋势，成为矿井通风系统节能降耗、环保节能的关键技术之一。

变频节能技术在煤矿通风机的运用随着煤矿开采规模的扩大和煤矿安全环保要求的提升，煤矿通风系统的能耗问题逐渐引起人们的关注。

传统的煤矿通风系统中，通风机的运行一般采用恒频方式，无法根据实际负荷调整转速，导致能耗高、效率低，且对于矿井内的气氛控制效果差。

而变频节能技术的应用可以解决这些问题，提高通风系统能效和安全环保水平。

变频节能技术是指利用电子器件通过改变电源的频率来改变电动机的转速。

与传统的恒频方式相比，变频器可以实现通风机的无极调速，即根据实际运行需求调整转速，从而提高通风效果，减少能耗。

变频节能技术在煤矿通风机的运用主要有以下几个方面：1.能耗控制：变频器可以根据实际需要调整通风机的转速，调整范围广，从而实现对通风机的能耗进行有效控制。

在矿井通风系统中，由于矿井的地质条件和气氛变化较大，常常需要调整通风机的工作状态。

传统的恒频方式无法满足调整要求，而采用变频节能技术可以根据实际负荷调整通风机转速，从而减少能耗。

2.运行稳定：由于煤矿环境恶劣，通风机运行时可能会受到气氛变化的影响，从而引起转速波动较大的问题。

而变频器可以通过对电机的控制来实现对转速的精确调节，从而使通风机的转速保持稳定。

这不仅可以提高通风效果，还可以延长通风机的使用寿命。

3.适应性强：煤矿通风系统中，通风机的运行工况常常需要根据矿井的实际情况进行调整。

变频节能技术具有调频功能，可以根据不同的工况要求进行调整。

例如，在矿井开采初期，通风需求较大，可以加大通风机的转速；而在开采后期，通风需求减小，可以降低通风机的转速。

这样可以根据矿井的实际需求灵活调节通风机的运行工况，提高通风效果。

4.节能环保：传统的恒频方式运行通风机，由于转速不可调节，会导致通风机的能耗大。

而变频节能技术的应用可以根据实际需要调整转速，避免通风机的运行过程中出现不必要的能耗，从而实现节能效果。

同时，降低通风机的电能消耗也减少了煤矿的二氧化碳排放量，符合环保要求。

变频节能技术在煤矿通风机中的应用一、煤矿通风机行业面临的节能问题现代通风机广泛应用于煤矿生产中，其主要功能是通过输送风量将煤矿内的工作面实现安全、高效的生产。

通风机的运行效率对煤矿生产的安全、高效有着至关重要的作用。

但随着通风机规模的逐渐增大，以及通风机数量的增多，其所消耗的能量越来越高，而且系统能量的损失也不容忽视。

因此，提高通风机的运行效率和降低能源消耗是当前煤矿通风系统改进的热点问题之一。

1、变频节能技术的原理和作用变频节能技术是一种基于控制技术和电机技术综合应用而成的一种能接受控制信号改变输出频率的电机驱动器。

变频器能够通过对通风机运行的频率、电流、电压等参数进行精确控制，改变通风机的工作状态，深度调节通风系统的输送风量、压力、温度等参数，以适应煤矿通风系统在不同情况下的需求。

变频器的运用能够大大提高通风机的工作效率，节省能源成本，同时能够降低维护成本并延长通风机的使用寿命。

2、变频节能技术的实现方法和步骤变频节能技术的实现过程主要分为以下几个步骤：(1)选用合适的变频器：变频器的选择需要根据系统的负荷情况和运行要求，从匹配性、特性、品质等方面进行评估和选择。

(2)安装和调试变频器：安装前需要对通风机进行检修、改造，并对变频器进行安装和接线。

安装完成后进行验证测试，确保系统的稳定性和可靠性。

在调试过程中，需要对通风机的频率、电流、电压进行监测和控制，以便确定变频器的调整合适。

(3)变频器模式选择：选择合适的变频器模式，调整系统参数，使系统运行达到最佳节能效果，同时能够保证通风机的正常工作。

(4)系统运行和维护：对采集的数据进行统计和分析，定期对设备和系统进行维护和检修，以保证煤矿通风系统的正常运行。

广东鹤山煤矿使用4200KW通风机作为煤矿主通风机，采用变频器的技术改造方案，30分钟获得12%的电费节省。

其中，首先对通风机进行了检修和改造，更换了新的轴承、密封圈等易损件，并严格控制液压油路，保证了系统平稳运转。

变频器在矿山开采中的应用随着矿产资源的不断开采与利用，矿山开采的效率和安全性成为民众和相关企业关注的焦点。

而变频器作为一种先进的电力传动装置，其在矿山开采中的应用越来越受到重视。

本文将从变频器的原理、在矿山开采中的具体应用以及发展前景等方面进行探讨。

一、变频器的原理变频器，也叫做变频调速器，是一种能够改变电机工作转速的电力传动装置。

它通过改变电机输入的电压频率，实现对电机转速的调节。

其关键部件是功率电子器件，通过控制器将电源的直流电转换成可调节频率和电压的交流电。

二、变频器在矿山开采中的具体应用1. 提高抽水机效率矿山开采过程中，常需要进行排水来确保矿区的安全。

而抽水机作为常用设备，其效率直接影响到抽水的效果。

传统的抽水机使用恒速电机，对于变动的水位需求无法灵活调节。

而应用变频器技术可以根据具体需要调整抽水机的转速，实现精确的水位控制，提高抽水效率。

2. 矿山风机调速矿山中常用的风机在通风排烟方面起着关键作用。

然而，传统的风机驱动方式通常是采用流量阀来调节风量，但效率和控制精度有限。

而引入变频器技术后，可以通过调整风机转速，实现对风量的精确控制，提高通风效果。

3. 提升输送带控制精度在矿山中，输送带是将矿石从开采区域运送到处理区域的主要设备之一。

而传统的输送带控制方式通常是采用固定速度驱动，无法根据工作需求进行调节。

而引入变频器后，可以根据矿石的产量和目的地的需求，通过调整输送带的速度，实现对输送过程的精确控制，提高运输效率。

三、变频器在矿山开采中的发展前景作为一种提高电力传动效率和控制精度的技术，变频器在矿山开采中的应用前景广阔。

随着科技的不断进步，变频器技术将更加成熟和普及，为矿山开采行业带来更多的益处。

首先，变频器具有调速范围宽、控制精度高的特点，可以适应不同矿区的开采需求。

通过调整电机转速，可以灵活控制矿石开采的速度和效率，提高开采的产量。

其次，变频器还可以提高电机的启动效率和传动效率，减少能源消耗。