变频调速技术在新景矿通风机改造中的应用

摘 要：为了进一步提升煤矿行业在煤矿开采过程中的效率，将变频调速技术应用矿井主通风机中工作办法已经成为了改造主通风机工作重中之重。鉴于此，本研究对矿井主通风机节能改进方案进行分析，通过计算通风参数，对变频调速的方案进行设计，最后对风机的控制系统以及各环节的功能分析。旨在为了更好的提升现今变频调速技术在矿井主通风机节能应用的质量献力。

关键词：变频调速技术；通风机；矿井

0 引言

矿井主通风机的应用对于煤矿开采工作的重要性也就不言而喻。因此，变频调速技术在矿井主通风机节能改造中的应用成为现今较热的话题，而如何对其进行应用，成为煤矿企业应深思的问题。

1 改进方案

以新景矿的开采为例，矿井的设计原理应该以中央式的并列通风口为矿井的主要通风区，再利用离心通风机进行排风。此处煤矿在2012的年产量为一百万吨，这是就用该对矿区进行东西两翼开采的方式，在西翼区设置一个开采面和三个掘进面，在东翼区设置两个开采面和四个掘进面。东翼边界区的通风巷道路径为5000m，巷道管道窄小，且转弯处较多，不易风的流通。风量的需求量大概在每分钟1500m3，而两台离心通风机能够提供的风量约在每分钟1100m3。这就导致了风量的供不应求，为危险埋下隐患。

因此，在改进的过程中，需要加强煤仓与巷道之间的连通性，在回巷出开凿出一个大约50m的通道，作为联络巷，联络巷设置的原理是电流并联的原理，将风力形成一个并联装置，让上下分流的风力互相不造成影响。除此之外，还要通过变频调速的技术对通风机进行改造，使通风机能够不断应对各种风量的需求，解决通风机能力不足的问题，以此达到节能降耗的目的。

2 通风参数

在进行巷道并联改造的工作时，首先要通过公式对风压、风阻等问题进行核算，通过得出具体数值后，再进行合理的改造。经过现场的勘测，得到了东翼区通风系统中回风段的风阻为R1=0.5Ns2/m8、风阻为R2=0.35Ns2/m8。

在风量为每分钟2000m3的时候，未进行改造之前的风压为0.5*（2000/60）2=481.2Pa，在改造之后，将风压进行并联，假设两个部分的风压在相等的情况下，并联风阻为0.5/（1+）2=0.096Ns2/m8，所以，并联后的风压为0.095*（2000/60）2=95.3Pa，改造后比改造前的风压减少了385.3Pa。

3 变频调速的方案设计

变频调速方案的制定主要就是为了保障当变频器发生故障时，通风系统可以继续工作，不影响其使用效果。因此，在进行方案进行整改。变频调速的方案设计的工作流程为：当变频系统运行的时候，KM2与LM4呈闭合状态，KM1与KM3呈断开状态，主站PLC利用总线路将控制信号发送给变频器。变频器在接受信号后，就要根据信息数据的开启或者停止的指令进行工作；当变频器控制回路或者在运行中PLC的某一个环节出现故障，这是系统就会切断KM4的接触状态，来切断变频器的控制回路。

4 风机的控制系统以及各环节的功能分析

为了使通风机工作能够更加的智能化与数字化，通过以下三点技术的应用，可以在一定程度上减少人力资源的浪费，让通风机系统更加的科学、高效。将这三种技术应用在通风机的示意图如下。

4.1 PID環节

将变频器用用在通风机上的主要目的及时为了对通风机的风量进行变频，主要的工作保障有两个方面：一是保障控制通风机的开关，听从指令进行开关机；二是对风量进行调节，可以根据不同需求对通风机的排风量进行设定。因此，这就需要PLC的技术帮助变频系统实现变频的功能。PLC技术主要是通过结构上的闭环调节方式，通过在巷道上设置风速、风量的传感器，对通风机的出风速度、排风量进行反馈，对比当前巷道中的风量，如果出现风量不足的情况，就要利用PID进行调节控制，使通风机提高风量，以达到风力的需求；如果风量过多，也通过这样的方法对通风机排风量进行控制，避免能源的浪费。

4.2 PLC主站

PLC的主站部分是整个变频系统的核心，它的功能只要体现在另个方面：由于从站的设备较为繁琐，在应用中如果出现了设备故障导致从站不能够进行正常应用的情况，这是主站就会开启自身的监控系统对从站中缺失的工作进行补充，以保证即使部分设备不能够应用也不会影响变频系统的工作；通过信息化、数字化的应用，主站能够对变频写中涉及到的各个环节的关键数据、图像进行识别、保留。

4.3 PLC从站

从站PLC在系统中主要起到辅助的功能，主要的工作就是负责现场的控制指挥的工作。操作人员根据实际工作需要，通过触摸屏对通风机实施开启和关闭的工作指令。还可以通过变频器中的显示器对变频器中电流、电压、转数以及煤矿内部的通风情况进行具体数值的检测。

5结论

变频调速技术在矿井主通风机节能改造中的应用在节约煤矿开采工作的生产成本，提高通风机的综合性能上有着积极的作用。在此过程中，风机的控制系统以及各环节的功能分析，解决了通风机在工作中的无法控制排风量而导致的能源消耗的问题，提高通风机的工作效率，为煤矿开采工作提供良好的后备环境，不断促进煤矿行业向着更加先进的方向发展。

作者简介：

刘利炜（1979- ），男，河北无极，机电助理工程师，阳煤集团新景矿煤业有限责任公司，从事机电方面的35/6kV降压站、地面抽采瓦斯泵站、主扇工作。

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