【摘要】当下，在煤矿安全生产中，通风机是煤矿耗能的设备占着很大的比重。因此，在矿用通风机中实行变频节能技术非常重要。本文从我国矿用通风机在节能方面存在的问题出发，通过分析矿用通风机节能技术的设计与原理，以及矿用通风机变频节能技术的改造流程及应用现状，从而提出了在矿井生产过程中对矿用通风机使用变频改造法，是实现矿井节能的最佳方式。
【关键词】矿用通风机；变频节能；技术；探讨
1 前言
当前，通风设备是我国矿井生产中能量消耗最多的应用设施，基本上所有的矿井生产都需要借助通风机来完成。就现在的社会发展形势来看，煤矿生产不断朝着低碳生态的矿山方向发展，因此改善煤矿中的节能问题成为了矿井工作的重要环节，也成为矿井研究的热点问题。而在这个过程中，变频技术的应用主要通过改变电源进而调节电动机的运行频率，形成可以变化的频率，具有节能，易控制的优点，对于完善矿用通风机具有非常重要的作用。因此，本文通过研究变频技术在现有矿用通风机中的应用，从而实现节能的效果。
2 国内矿用通风机在节能方面主要瓶颈问题
通风机在我国煤矿企中被广泛的应用，并在世界能源紧缺和经济增长对能源需要增加的大背景中，实现矿用通风机的节能技术成为了人们节约资源、保护环境的重要目标。虽然随着科学技术的发展，我国的矿用通风机在这方面得到了改善，但在某些地方还存在着诸多问题，比如通风机型号选用不当，其具体原因如下：首先，在矿井中，通风机的型号选用不当的主要原因是过高的估计了储备系数，也就是说，有些煤矿企业考虑到了20年甚至是30年以后的采矿需要，所以不能适应时代的发展。比如说，在20世纪80年代使用的主通风机已经处于了淘汰的边缘，但是其运行的状况仍然处于低效区域。其次是现场的不确定性。这也就导致了设计人员无法对现场做出正确的把握，从而选用的通风机不合理。最后是成本和加工工艺的限制。如果选用额定功率较高的电动机就会降低了电动机的负荷率，减少通风机的使用量，形成大马拉车的现象，造成电能的浪费。因此，进行通风机的高效、高速、低噪和节能技术的一体化研究任重而道远。
3 矿用通风机节能技术的技术原理
综上我们可以看到，我国的矿用通风机在节能方面仍然存在着许多问题，因此为了改变这些现象，我们需要从源头出发，分析问题的本质。通常来说，实现矿用通风机的节能方式有很多种选择，不同的节能方法也具有不同的节能要求。经研究可知，在这些节能方式中变频改造法成为了最佳的方式。
3.1 几种常见的矿用通风机节能技术
针对我国矿用通风机存在的问题进行调整，主要方法如下：首先，从型号上来说，要选择与实际工作要求相匹配的通风机；其次，从通风机管路设计上来看，要改变现有通风机的设计管路，其目的在于减少管网的限制；最后要对通风机的运行状况进行控制。一般情况下，通风机的型号和管路设计都是既定的，所以，一旦上述调整方法不符合实际的要求，那么就只能通过改变通风机的运行情况来实现节能目的。
3.2 矿用通风机节能效果的改善
通过上述分析，为了实现最有效的节能效果，从根本上来说，需要改变通风机的工作状况，其具体方法如下：（一）调整通风设备的节流情况。节流调整一般都是在通风机的转速一定的前提下，通过压力阀门的开关来改变管网曲线，从而调整通风机的流量。经过分析可以看到，这种方法使用之后，通风机的风速并没有发生有效的变化，所以这种改变方式对于煤矿的生产也没有什么作用。（二）运用液力耦合器来实现调速节能。在电动机的转速处于恒定的情况下，通过调整耦合器的泵轮和涡轮等装置，从而利用液体船体传递扭矩来改变通风机的转速，这就是液力耦合器来实现调速节能的原理。这种方法在过去的矿井生产中被广泛应用，但是随着科学技术的发展，由于其占地面积过大、调速不明显等缺点而被淘汰。（三）利用变频技术节能。到目前为止，利用变频技术较其他两种方法来说，是一种较为成熟的技术成果，也是来实现矿用通风机的节能效果的最佳方法。这种方法的成本很低，主要是在原有的基础上加入了变频器，在不改变生产成本的基础上发挥了调速节能的目的，所以在现在的矿业生产中广泛使用。当前，变频调速节能技术已作为进行矿用通风设备节能的主要方法，在矿井应用中占据着非常重要的地位。
4 矿用通风机变频节能技术的技术原理
4.1 变频调速技术的作用原理
变频调速将电网的交流电通过变频器成为电压和频率都可以调节的交流电，从而使得电动机在变速的情况下运行。图1为通风机变频改造系统的示意图：
图1 通风机变频改造系统的示意图
从上图我们可以看出，通风机变频改造系统与原有的系统相比，具有两方面的特点：（一）变频器的选择。一般情况下，在过载能力方面通风机的负载要求是比较低的，所以按照负载转矩与转速的平方成正比的原理，通风机在低速时负载较轻。但与此同时，我们也应该看到这类负载对转速的精度要求都不高，因此一般选用价格比较廉价的普通功能型通用变频器。通用的通用变频器通常是采用SPWM 调制方式，这时使用变频器就会给电网带来高次谐波分量，所以在选择高次谐波小的变频器。（二）频率信号控制。在矿用通风机中，变频调速的速度不能低于额定转速的50%，最佳状态是位于75%到100%之间，通常情况下应该具体情况具体分析。根据实际通风管道的管路特性曲线可以确定最小转速，但是由于矿井的工作环境比较差，频率信号控制器应当选择采用PLC 控制的方式，并通过PLC 与变频器远程通信实现转速控制，使工作安全可靠。
4.2 变频调速原理的效果分析
在矿用通风机的变频改造过程中，其流程的步骤比较清晰，改造环节也较为简单，其中最重要的就是控制好用户给定的信号，在做好上述分析之后，就是要完成系统的设置工作，这样改造工作就完成了。通过上述对通风机的变频改造，基本上实现了节能效果。所以由于节能原理简单且容易实现，在我国矿井通风机设备配置中广泛使用应用。由于变频器的输入功率与其通风面积呈现正比例，这样就使得资源得到了合理配置资源，节能效果非常明显。
5 结束语
随着社会的变革和科学技术的不断前进，矿用通风机的节能技术也在不断发展。因此为了满足人们对于通风机节能技术的简单、经济、方便要求，在矿井的生产过程中，变频调速的方式被广泛应用于实际生产中，并对煤矿企业的节能效果起到了不容忽视的作用。因此，在当前的煤矿企业中，为了符合国家倡导的低碳环保政策，保障矿井的安全生产，在矿产的通风机中应用变频调速技术势在必行、刻不容缓。
【参考文献】
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