机械管理开发
MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
Total 198No.10,2019
DOI: 10.16525/j.cnki.cnl4-1134/th.2019.10.098
变频节能技术在煤矿通风机中的应用
路伟
(坪上公司安通部，山西阳泉045000)
摘要：对变频节能的基本原理进行概述,探讨煤矿通风机应用变频技术的运行方案，针对煤矿通风机变频调 速应用进行研究，并简述了应用成效，以期更好地控制煤矿企业生产成本,扩大企业经济效益。关键词：变频节能技术煤矿通风机应用中图分类号:TD635
文献标识码:A
引言
通风机在运行中主要是通过电动机推动运转， 根据煤矿生产区域最大风量选用相应的通风机，在
应用中会导致通风机处于低负荷运行状态。由于通 风机运行功率较大，耗电量较大，会导致通风系统运 行紊乱，对生产过程的稳定作业具有负面作用。近些 年随着电子控制技术的全面发展，可以合理应用交 流变频调速技术，通过此项技术应用,能实现通风机 电动机无级调速，对风量传递实现有效控制，实现矿 井生产节支降耗的发展目标。1变频节能基本原理概述
通风机应用的电动机属于交流异步电机，此类 电机尺寸较小，应用稳定，成本较低，使用周期较长， 但是在调速方面也存在一定不足之处。交流变频调 速是应用电动机提供可变频率电源，能对电动机运 行转速进行控制。根据多项实践与理论研究能得出， 单方面通过改变电源频率，来对电动机基本转速进行 控制，不利于提升电动机运行的稳定性，运行性能也 会受到较大影响。在交流变频技术应用中需要融入恒 功率以及恒磁通技术。在选取合理的风机进行煤矿生 产的过程中，需要参照最大通风量进行调控,但会导 致通风机长时间处于低负荷运行状态。管理部门需合 理选取对应的控制措施，防止产生较为严重的电能浪 费问题。变频调速合理应用应依照需风量动态化调 节，全面控制电动机启动电流，节约更多电能，延长通 风机应用寿命，实现节支降耗的生产目标[1]。2煤矿通风机应用变频技术的运行方案 2.1无旁路系统的设计
在单电动机通风机设计中，主要以变频器、电源 柜、通风机等设备为基础进行建立，其中，电源柜为 其应用实践提供充足电源。变频器运行停止之后会 断开电源，并通过变频器输出柜对通风机电动机进
收稿日期:2019-09-23
作者简介:路伟（1985—),男，毕业于太原理工大学，通风助理 工程师，坪上公司安通部副部长。
文章编号：1003-773X(2019)10-0233-02
行调速，完成对功率的调控，促使变频器运行调控灵 活性与拖动成效能满足应用要求。系统主电源通过电 源柜变频器完成多项供电处理操作，通风机电动效果
为M丨与M2,应用优势更加突出，如图1所示'
1号母线段
2号母线段
通过对通风机系统完整的运行过程进行深入分 析，得出通风系统主要由两台通风机和一台电动机 构成。在变频运动阶段，需对旁路开关进行断开处理 操作，保证电源能通过电源柜,建立完整的变频器供 电结构。相关技术人员对输出通风机各项参数进行 判定，需深入分析工频旁路运行成效。当变频器运行 处于中断状态，需综合分析输出柜运行现状。在系统 中添加旁路结构，在运行体系综合维护过程中，要确 保风机运行安全性能有效提升。无旁路系统在设计 过程中要融入变频器、变频输出柜等，能适应电动机 运行要求。变电器电源主要是通过电源柜输出，在暂 停状态时能直接切断电源，提升系统管理成效。通风 机系统通过安排备用与应用，能对周边旁路开关进 行合理处理，促使主电源柜变频器供电应用效果更 高。双电动机无旁路系统设计方案如下页图2所示。
2.2
旁路系统的设计
系统中的旁路系统设计，主要是将变频器、电源 柜、通风机电动机等设备进行有效组合匹配。在具体 设计过程中，动力电源来源主要是电源柜。通过断开 电源连接对输出柜变频器等进行隔离处理。将断路 器与通风机结合应用，以保证在输出侧不会产生大
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第34卷
I号母线段 2号母线段
变
变频频器
器
F2
图2双电动机无旁路系统设计方案
量的人工电源，对处理成效进行控制。这样发生故障 之后不会产生较大偏差，能对设备变频器损坏问题 进行合理控制。在系统运行过程中，要对相关技术设 计进行分析，确保无中断现状下对旁路管理。通风机 在运行处理过程中，通过主电源能为电源柜变频器 提供运行动力。建立完善的维护措施与处理结构,提 升设备运行效率与节能成效[3]。3煤矿通风机变频调速的应用研究 3.1变频器与PLC选用
变频器合理选取对提升通风机基本运行性能以 及节能成效具有重要促进作用。目前应用较多的变 频器主要能分为交-直-交变频器与交-交变变频 器两种。前者是间接式变频器，基于工频电流转为直 流之后再转为可调电流，后者是直接式变频器，是将 工频电流转为可调电流。现阶段对矿井生产基本要 求以及通风机基本特性提出了更高要求，比如选用 CS800-04系列变频器，此类信号变频器实际输出功 率值能达到260 kW，基本运行频率能保持在0~400 Hz，其具有良好的过载、过速、过压保护作用。PLC主 要是由电源、存储器、中央处理器等部分组成，其中， 中央处理器能对数据有效控制，存储多项程序，对各 类故障进行精确化判断，对错误信息进行有效处理, 属于PLC控制核心部分。结合实际应用要求可以选 取S7-200型PLC,从实践应用中能得出其运行安全 性较高，尺寸较小，消耗成本较低，计算速度较快，便 于更换w。 \\3.2 PLC变频调速系统的设计
如图3所示，PLC控制系统中主要有各个子程 序、主程序以及中断程序等组成，其中主程序中多个 组成程序能对电动机变频调速进行有效控制。中断 程序以及子程序能实现控制系统的有效保护，对启 动程序进行初始化检查。PLC主程序启用之前，要通
操作平台----------► PLC控制器--------►变频器—►电动机
图3通风机PLC变频器控制结构示意图
过各个子程序进行有效自检。通过稳定启动主程序
能对变动机采取变频调速控制，通过对煤矿施工现
场瓦斯现状进行监控，保障PLC控制程序能有效启 停。依照相关规定要求，在电动机周边对瓦斯浓度进 行有效控制，瓦斯浓度较高时需及时切断电源。由于 煤矿开采现场环境要素具有多变性，随着开采面不 断延伸，挖掘区域瓦斯浓度会进一步变化，所以要在 瓦斯浓度区域设定对应的电源频率，依照通风量控
制对现场用风量进行调控。比如将瓦斯浓度划分为
0~0.5%、0.5%~0.8%、0.8%~ 1.0%，对应的电源频率为 31Hz、35Hz、40Hz、45Hz等，实际输出的电压值为
6V、6.8 V、8 V、9.2V[5]〇
4应用成效简述
通风机在未全面应用变频调速之前月耗电量是 12.2万kWh,而通过实施变频调速之后，经实践检测 发现耗电量有效降低了 7万kWh,其实际节约电费 量较多。由此可得，通过变频调速可以全面控制通风 机耗费的电能，其次应用变频调速技术，能保障通风 机稳定运行,延长应用寿命，对控制煤矿生产成本具 有重要意义。同时，应用该技术，能保障煤矿现代化 生产效率以及智能化生产水平全面提升，并能对矿 山生产电能资金投人进行控制，推动现代化煤矿全 面发展。
S
结语
将变频技术合理应用到煤矿主通风机中，能实 现对变频调速系统与检测系统的有效应用，实现自 我调节与控制，确保多项参数值能满足预期设计要 求。在煤矿开采中，通过变频技术能全面提升变频 器运行效率，适应安全性发展要求，保障煤矿生产 安全可持续进行，推动现代化煤矿发展，扩大煤矿 生产效益。
参考文献
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(编辑：贾娟)
(下转第236页)
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第34卷
压速度较快，只要技术人员的整定设定准确，通常单 3
结语
回路就可以保证热风炉负压正常。由于鼓风量对控 晋华宫矿于2018年10月对主副井热风炉安装
制系统的影响较大，将鼓风机的转速前馈至回路。
了一套变频装置，截止2019年4月，通过6个月实 2)自动恒温送风控制。为了能够保证热风在井 际应用效果发现，采用变频技术后使矿井内空气稳 口产生恒定的温度，技术人员安装送风与锅炉联运 定保持在18° ~20°范围内，通过变频装置使热风 控制机构，通过调整PID整定值来达到恒定的温度, 炉自动对风流进行加热，与原供热系统相比，供热燃 最终使热风炉供风量与燃烧达到完美匹配，如图1 料消耗量减少42%，提高了供热节能效果及供热系 所示㈤〇
统自动化水平，实现了供热系统全天候无人值守，降 低了劳动作业强度，有效地避免了电机的频繁启动， 提高了电机设备的使用寿命，确保整个矿井供热的 ---------piDgny器
|------------------------------------------^0-----------_^|ev?b变麯器[■
稳定性，取得了显著应用成效。
参考文献
---------------------------------------------------1
HD澜
节器|--------------------------------[1] 李斌.浅谈煤矿热风炉[J].科技创新导报,20丨0( 13): 19-20.[2] 刘新宏.煤矿热风炉选型和安装调试[J].煤炭技术,2008(2):
图1自动恒温送风控制示意图
88-90.3)风机闭环控制。操作人员将引风机与鼓风机 [3] 张安民.浅析热风炉在白芨沟煤矿的应用[J].能源与节能,2001
进行闭环控制，操作人员设定好鼓风机频率后，引风 (9)：67-68,机根据热风炉内压力的大小自动调节引风机频率， [4]
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风机与循环风机进行闭环控制，操作人员设定好井 术与管理,2013(2): 114-115.
口送风温度后，变频器根据井口温度的高低自动调
(编辑：赵琳琳）
节送风机频率，从而确保井口温度恒定。
Application Analysis of Frequency Conversion Technology in Coal
Mine Heating System
Fan Xinfang
(Jinhuagong Mine, Datong Coal Mine Group, Datong Shanxi 037003)
Abstract： In order to realize the control of mine constant temperature heating and negative pressure of hot blast furnace, reduce the waste of heating fuel, reduce the intensity of heating work and ensure the stability of coal mine heating system, through technical research in Jinhuagong Mine of Datong Coal Mine Group, the main existing problems of traditional coal mine heating system are analyzed, and the application of frequency conversion technology in heating system is put forward. The consumption of heating fuel is reduced by 42%, the automation level of heating system is improved, and remarkable application results are obtained.
Key words： coal mine; heating system; constant temperature heating; hot blast stove; frequency conversion technology
(上接第234页）
Application of Frequency Conversion and Energy Saving Technology
in Coal Mine Ventilator
Lu Wei
(Pingshang Company, Yangquan Shanxi 045000)
Abstract： This paper summarizes the basic principle of frequ ency conversion and energy saving, probes into the operation scheme of applying frequency conversion technology to coal mine ventilator, studies the application of frequency conversion speed regulation of coal mine ventilator, and briefly describes the application effect, in order to better control the production cost of coal mine enterprises and expand the economic benefit of coal mine enterprises. Key words： frequency conversion energy saving technology; coal mine ventilator; application
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