廖日忠 薛寧超

【摘 要】 針對國內煤礦主扇風機普遍存在大馬拉小車，效率低，調風量困難的問題，提出進行變頻調速節(jié)能改造的方法，經理論計算及現場實測數據表明，改造后的主扇風機，節(jié)能效果明顯。

【關鍵詞】 變頻 礦井 主扇風機 節(jié)能改造

主扇風機是煤礦生產中的最主要用電設備之一，具有功率大、運行不間斷，可靠性要求高的特點。其配置常按煤礦生產周期中最大需求風量并預留余量，實際生產中，需求的風量普遍遠小于額定的風量，常用通過調整葉片角度或風閥開度使得風量與生產相匹配。但風機葉片角度調整工作量大，風機效率降低；風閥開度調節(jié)方法簡易，但是節(jié)能效果差，有大量的能量浪費到風機擋板上。而變頻調速技術，可以徹底解決以上問題，既操作簡單、可實時調整，節(jié)能效果又好。

1 變頻技術原理

變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。它是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度或幅度，以調節(jié)輸出量和波形的，從而實現電動機電壓和頻率的平滑變化。

根據其原理可分為交一交變頻器和交一直一交變頻器。

交一交變頻器是將頻率固定的交流電源直接變換成頻率連續(xù)可調的交流電源.其主要優(yōu)點是沒有中間環(huán)節(jié)，變換效率高。但其連續(xù)可調的頻率范圍較窄，一般在額定頻率的1/2以下，故主要用于容量較大的低速拖動系統(tǒng)中。

交一直一交變頻器是先將頻率固定的交流電整流后變成直流，再經過逆變電路，把直流電逆變成頻率連續(xù)可調的三相交流電。由于把直流電逆變成交流電較易控制，因此在頻率的調節(jié)范圍，以及變頻后電動機特性的改善等方面，都具有明顯的優(yōu)勢，目前使用最多的變頻器均屬于交一直-交變頻器。變頻器通過控制系統(tǒng)，可調節(jié)輸入的電壓和頻率，進而控制電機運行狀態(tài)。

交一直-交變頻器原理如圖1所示。

2 變頻器主要功能

（1）軟啟動功能。變頻器可實現電機的軟起動，減小對電網和機械負載的沖擊，延長了電機和負載的壽命。

（2）保護功能。變頻器具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護功能及聲光報警功能。

（3）延長設備壽命。電機和負載低于額定轉速的狀態(tài)下運行，降低了設備的故障率，減少了噪聲對環(huán)境的影響。

（4）節(jié)能。在水泵和風機等負載中，傳統(tǒng)通常采用閥門或擋板來調節(jié)流量，這往往造成系統(tǒng)效率降低，造成大量能源浪費，若采用變頻調速，效率通常高達96%，節(jié)能效果明顯。

3 風機變頻調速節(jié)能原理

帶動風機轉動的電動機，其轉速與變頻后供電的頻率成同比例關系。當通過變頻使風機的轉速從Nl變?yōu)镹2時，風量Q、風壓H、功率P大致變化關系為：

Q2=Q1（N2/N1）

H2=H1 （N2 /N1）2

P2=P1（N2/N1）3

由上式可知風機（或水泵）流量與轉速的一次方成正比，壓力與轉速的二次方成正比，而軸功率與轉速的三次方成正比。當需求流量下降時，調節(jié)轉速可以節(jié)約大量能源。例如：當流量需求減少一半時，如通過變頻調速，則理論上講，僅需額定功率的12.5%，如采用傳統(tǒng)的風門方式調節(jié)風量，雖然也可相應降低能源消耗，但節(jié)約效果與變頻相比，則有天壤之別。

4 變頻器在主扇風機節(jié)能改造中的應用

煤礦主扇風機一般采用兩套，一用一備，每套配備2臺對流風機，風機功率大，且365天不停運行，每年消耗大量的電能。由于煤礦實際生產所需的風量遠小于風機額定的風量，為了風量匹配，通常