【摘要】我国煤矿使用的通风机中，大多数的使用效率只有50%左右，从而造成电能的大量浪费。通过在通风机中应用变频技术，可以提高风机的能量利用效率，节约电能。文章就变频技术在通风机控制系统中的应用进行了探讨。

　　【关键词】变频技术；通风机；控制系统

　　1变频调速技术在通风机控制中的作用及其原理

　　1.1变频调速技术在通风机控制中的作用

　　矿井主通风机是保证矿井安全生产的重要装备及主要用电设备，担负着向井下连续输送新鲜空气以供给人员呼吸、稀释并排出有害气体和浮尘的任务。由于井工矿井在开采前、后期随地质条件变化较大，导致对通风量、静压等工作参数的不同要求，从而对通风机械、拖动电机、供电及控制要求也大不相同。以往煤矿企业通常采取两种方法予以解决：一是不同时期选用不同的主通风机以匹配通风需求，给企业造成重复投资；二是选用大能力的通风机全速运转，通过调节风门、挡板开度的大小来调整所需风量，多余风量以风门、挡板的节流损失消耗，造成“大马拉小车”、能源利用效率低的问题。如何使企业一次投资，同时又有效解决矿井不同时期通风要求和能源利用效率低的问题仍面临艰巨的探索。

　　变频调速技术一改普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无须任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，且风机采用变频调速控制，可以大大提高电机转速的控制精度，使电机在最节能的转速下运行，达到系统高效运行的目标。因此主通风机变频调速技术的应用，不仅可有效解决不同时期及变化条件下的通风需求，也可有效杜绝传统调节风量手段所造成的能量损失，矿井通风电耗约占全矿井用电的20%～30%，矿井主通风机变频改造节能潜力较大。

　　1.2通风机变频调速节能原理

　　变频调速技术是电机调速和节能的主要手段，广泛地应用于各个领域。采用变频调速技术使通风机在最为节能的转速下运行是可行的。根据流体力学比例定律可知：当通风机转速由额定转速改变为时，风量、负压及功率之间的关系为：

　　风量与转速成正比，风压与转速的平方成正比，轴功率与转速的三次方成正比，即当所需风量减少，风机转速降低时，其功率按转速的三次方下降。可见，对于通风机而言通过变频调节转速，节能效果非常明显。

　　2变频技术应用于煤矿通风机控制系统的考虑因素

　　变频技术在煤矿通风机控制系统的应用已经是现今和未来发展的必然方向，要想实现通风机风量的自主控制，在进行煤矿通风机控制系统的变频技术设计时应考虑以下因素。

　　2.1可靠安全性能的因素

　　通过通风机的电器数值来决定最适合的曲线进行加速，这样做是想取得最好的软启动功效。①依据煤矿需要的风压与风量的数值大小，对风机的最好叶片位置进行调节，按照通风机的曲线特性选取最好的工况点与转动速度，最终决定变频器的使用速率。②按照有关的规定，煤矿每一年都要进行井下的反风演练，这样做就是为了保证灾害发生的时候，通风机能够迅速的进行反风操作，为煤矿井下提供充足的反风量。③变频器内部基板三防涂层处理及铜条的镀镍处理，提高了变频器环境适应性，适合煤矿应用环境。设定变频器的工作频率时，需要对负频率的范围进行设置，没有必要遵循传统的反风形式。将风道风门进行调整，电动机通过相序的切换实现反转，实现了负频率值的调整，从而能够将通风机进行减速归零，之后进行负频率的运作，如此一来尽量控制人为失误的发生，保证了反风运转的安全性能。

　　2.2节约能源的因素

　　煤矿采用的是性价比较高的变频控制系统。①在电动机的异步定电子流中包含了谐波高次的成分，这样就加大了对电动机的损害，导致电动机的功率的效率因数发生差异，所以变频器的选择很关键，要偏向谐波高次分量比较小的产品。②电动机要尽量选择效率较高，能量耗损较低的，这样做的目的是能够尽量避免铁芯的损害。③选择变频的设备时要确保与供电的电压相同且是直供式的设备，中间的变压步骤是不需要的，同时将电网造成的污染减到最小，对高次谐波起到抑制效果，保证电压拥有强大的兼容性，对其他的设施不会构成干扰，功率的因数也会是很高的。④正常情况下的电压波动是可以进行工作的，并且当电网电压发生一定程度的降低时还是可以接着进行工作的。因为变频设备具有很强的适应性能，所以电网出现迅速闪落，高压电网发生接地的单相事故时，变频装置还能够进行工作，不会出现停止运行的现象，确保了通风机的运行工作。

　　3变频技术应用于煤矿通风机系统中的设计思路

　　3.1煤矿通风控制系统中使用的变频技术是闭环控制的形式

　　控制闭环的形式主要是对风机的转动速度进行控制。通风机的出风口位置安装了风速与压力的传感器，根据两个传感器发出的信号对煤矿通道的具体通风情况做出判断。在风速不能达到通道的通风标准时，要迅速地对通风机的运转速度实行调整，保证煤矿安全生产要求。通风机控制系统对于风速没有比较严格的要求，风速的合格范围还是比较大的，不需要频繁地对风速进行调控，所以对通风机风速的调节可以采取三段速的方法。

　　3.2将煤矿井下有害气体实施管道分流

　　因为煤矿井下会有许多有害的气体存在，将这些有害的气体直接排入空气中，对于周围的空气环境会造成很大的损害，具有极强的污染性。假设煤矿井下的有害气体超过标准时，通风机控制系统就会将排出的气体直接排入特别制作的管道中，将气体进行燃烧处理。从整体操作上看只是针对排出的气体进行了具体的分流，而不是设计气体燃烧体系。

　　3.3使用粉尘驱除设备

　　煤矿行业特有的性质，造成了由通风机排出来的大量气体中会携带很多的粉尘，这些粉尘假如不能够及时进行处理，同样会污染大气。假如经通风机排出来的气体进行有害气体的检验，如果有害气体不出现超过标准现象，会直接排入除尘设备中。除尘设备使用的是振弦湿式的机器，设备的入口位置会有颗粒的感应器，通过检验粉尘的具体含量最终确认需要的喷水量，对其进行调控达到除尘目的。

　　3.4监控组织环节

　　组态软件通过对QPLC进行内部的资源操控，对通风机现场的工作运行状况进行远程监控操作，同时还可以对变频器的参数进行远程的设置。组态监控的另一个重要功能就是模拟信号实际给定为系统模型。

　　监控系统组成：矿井主通风机自动监控系统以PLC为核心，主要由信号监测装置、传感（变送）器、PLC、通信装置、上位机及其它设备组成，可分为风机变电站监控系统和风机风速、负压、振动、风机电机温度监控系统。

　　3.5QPLC主站

　　QPLC是变频控制系统的关键，当从站控制系统发生故障时，QPLC能够利用现场总线远程操控通风机控制系统，保证煤矿井下的通风情况良好。

　　变频装置电压输出、频率电流等信息可以通过QPLC进行搜集读取，并且显示在组织界面中。变频器标配RS485MODBUS-RTU通信接口和PLC通信模块CP341，通过MODBUS-RTU协议进行通信。其它高、低压开关，风门限位开关的信号均通过数字量输入模块与PLC连接。

　　4结束语

　　虽然我国的变频技术在煤矿通风机控制系统中的应用还是处于初步发展阶段，可是这项技术在煤矿产品的创新和技术更新，自动化生产与环保节能方面已经取得了很好的成绩。伴随着科技时代的来临，变频技术在煤矿通风机控制系统中的应用会更加完善，变频技术也将更加广泛地运用到煤矿生产之中，促进这一行业的进一步发展。

　　参考文献：

　　[1]马修峰.变频技术在煤矿主通风机设计中的方案优化[J].煤矿机电，2010（4）.

　　[2]李勇，吴建平，刘海峰.变频技术在煤矿通风机控制系统中的应用设计[J].信息技术，2009（8）.

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