摘 要：煤矿通风机在煤矿生产过程中有着重要的地位，合理地使用该机械能够确保煤矿工作人员的生命安全。结合自身工作经验，根据煤矿通风机运行效率差、电耗多等问题，以某矿为实例，提出了通风机及其电控系统改造的三种方案，在进行技术经济效果对比后，确定了最后的通风机与通风机电控系统控制方案。技术改进投入实施后，取得了极好的技术经济效果。
关键词：煤矿通风机；节能；改造；技术经济效果
1 煤矿概述
某矿井使平硐-斜井联合开拓，通风手段是中央斜井进风，东、西两翼风井进风的中央对角抽出式通风系统。方式。矿井设置了两台轴流式通风机，通常情况下一台正常运转，另一台作为备用备，且应定期倒用。为了确保机器的正常使用和交替运转，机器的型号、规格都应确保一致，使用的控制办法是低压自耦变压器降压启动模式，具体参数如表1显示。
随着矿井开采的持续进行，其所需要的风量比之前有了一定的上升，大约为100m3/s，当一采区3号煤层和下组煤的某些煤层共同进行开采之际，矿井初期负压与中期负压都会上升一定水平，大致为1600Pa与2500Pa。当下组煤和3采区的煤层共同实现开采之际，初期负压达到1600Pa，最严重的时候，通风负压大致是3200Pa。同时，通风机运行效率过低，电耗太高。通过对上文的探讨，当下所使用的通风机已经无法满足矿井生产的实际需求，因此对于通风机的改造是意义重大的。
2 改造方案
2.1 主要风机改造方案
作者在参考了矿井通风的具体情况后，根据对主风机的改造需求，确定了以下几种方案。
（1）方案一：以功率为2X185千瓦的电机取代原本功率是
2X132千瓦的电机，对通风机轮弧与电机基座实施合理改造，并且让旧有的轴流式通风机继续工作。按照矿井的进一步发展需求，计算其具体需风量。同时，以此为参照，确定通风机的运行角度为垂直角度的一半，这样就可以实现风量的最大化，使得通风机在低效区运转，防止其效率低于百分之八十，确定使用时间为6a。在服务年限到期以后，下组煤的开采大体上完成了。因此，在三采区的开拓和开采工作进行之际，通风机大体上是没有办法寻找到运行工况点的。
（2）方案二：使用功率为2X250千瓦的电机取代旧有电机，并且对电机基座展开改造，对轮毂实施加工，提升叶片片数，确定是32片，依旧使用的通风机机壳。通风机的运行角度偏大，风量逼近最大数值，运转初其效率偏低，到中后期时效率就有显著提高，服务年限最多为25a。25a以后，需要继续对通风机进行改造。
（3）方案三：直接使用FBCDZ-No24型号通风机来取代原先使用的通风机，该通风机的运转效率较高，节能效果优秀，同时对电机进行改造，采用功率2X250千瓦的电机取代原先使用的电机，并设置于原先的位置。在经过科学的计算与探究后，能够有效地达到矿井不同时期的通风需求。
2.2 主要通风机供配电和电控系统改造方案
按照矿井通风设备等相关情形，作者编制了以下几种主要的通风机电控系统改造方案。
2.2.1 对工业广场变电所实施改造
（1）通风机使用低压供电：先确定工业广场变电所的负荷与变压器室的所占实际空间，同时作为参照以两台都是S13-630/10型电力变压器取代原先使用的变压器。为了达到高效变压器室散热的目的，在变压器室设置自动控制轴流风扇，对进线柜低压断路器整定值实施对应的调整。
（2）通风机采取高压配电的方式：以功率为2X250千瓦的电机取代原先的电机，此电机为高压电机，电压是10kV，需要增加设置一套高压配电设备，拓宽高压配电室，所需费用大致达到150万元人民币。
2.2.2 通风机的控制办法主要有三种方案
（1）自耦变压器降压启动控制手段。利用该办法进行启动机器，能够较好地防止电动机启动电流时，对输电网络造成的冲击，由此在短时间内实现额定转速的目的，也可以通过人工操作的渠道来对电动机停止的展开控制，另外，控制系统还可以达到短路保护等相关功能。而通风量的调节则可以由对叶片角度控制来完成，电机在额定转速的条件下运作下，其节电效果是较差的。作者计算后认定，设备购置的花费在50万元上下。
（2）工、变频控制手段。使用控制柜，总共五台，其中工频与变频的控制柜都是两台，最后一台是运行控制柜，其控制手段是PLC，这五台控制柜都设置于控制室中。工频启动与变频启动都不会相互干扰，如果其中一种启动手段无法正常运转，那么就能自动转换为另外一种控制手段，达到在故障情况下通风机正常运转的目的。设备购买的花费在120万元上下。
（3）变频控制手段。变频与PLC系统各自控制着两台通风机。控制系统具备了持续监测与自动化程度高的特点，倘若检测到了超温信号，就能自动发出警报信息。通风机能够达到软启动的效果，从而实现了较好的节能效果。设备购买的费用在120万元左右。通风机控制系统采取高压变频控制系统，通风机电控系统的自动化程度较高，节电效果优良，不过成本花费高，在250万元上下。
3 改造方案选择
3.1 通风机改造方案确定
通过对三个方案的比对，作者认为方案一、二，通风机都面临着工作效率较差的问题，需要进一步进行改造，其支出的成本较高。方案三只需要使用新的通风机取代原先的通风机就行，最关键在于，更换的新的通风机的运行特点可以较好地达到矿井不同生产阶段的通风需求，具备了风量大、风压高的优势。新的通风机由于采用了先进的技术，具备了效率高、噪声低等优点，有着极好的节能效果，在工作时能够确保工人安全。因此，通风机的改造确定采取方案三。
3.2 通风机电控系统控制方案确定
作为低压控制系统，方案一通风机电控系统的改造能够在系统检修的同时展开。此外，为其配套变频控制技术，对通风机的开关进行合理控制，能够有效地加强系统的自动化，从而实现通风机的高效运转，通风机的启动手段转换成软启动，由此达到了电能消耗减少的目的。方案二确定为高压控制系统，另外还要拓宽原先的配电室，无疑增加了成本支出。方案三确定了高压变频控制手段，要求较多的先期资本投入。从全局出发来看，选择方案一作为通风机电控系统控制方案的成本支出最低，最适合在煤矿生产中采用。
4 应用效果分析
改造后的通风机和电控系统在运转后，获得了较好的技术经济效果。通风机结构设计不复杂，稳定性良好，方便日常维修。在专门的隔流腔中设置了电机，所以，通风机电机的通风散热系统有着不错的独立性，可以尽可能防止通风机风道中的易爆气体泄露，安全性能好。改造后，通风机一年能够节约电能50万度左右，电费就能省下约30万元。
参考文献
[1]孟量地，孟春.矿井通风机安装使用管理问题及措施[J].中国新技术新产品，2013（3）.
[2]刘宾，路庆彬.浅析矿井通风机的节能调节[J].科技创新导报，2012（0）.
[3]朱新明.矿井通风机的常见故障及消除方法[J].新疆有色金属，2005（S1）.
[4]张廷顺.矿井运转通风机性能测定方法[J].焦作工学院学报（自然科学版），2001（6）.