摘 要：变频器具有可以随时调节速度、并且操作十分简单，使得工作效率能够大幅度提升的特点，在这样的条件下，导致变频器在煤矿设备中的运用越来越广泛，并且能够进一步的提升煤矿企业的工作效率，带来更大的经济价值，本文就变频器在煤炭通风机节能降耗中的应用做出了精细的分析，希望能够给各位同行带来一些经验和指导，以此来促进我国煤炭技术的不断完善和发展。
关键词：变频器；通风机系统；节能降耗
引言
由于通风机所具有的自身特点，需要保持长时间的运转，并且通风机所需要的电流和电压都相对来说比较高，基于这样的原因，使得通风机成为了井下的高消耗设备，但是如果把变频器调速技术在矿井通风机系统中加以应用，就能有效的改变目前的现状，进而使得通风机的使用性能和延长其使用的寿命。
一、矿井通风机系统变频器的应用
（一）应用变频器的效果
节能控制：把风机当作变频器的负载设备，这对风机的转速有着直接的影响，从流体力学的教学来看，转速与通流量的比例是成正比的，流体的压力和转速平方属正比关系，从实际的效果来看，如果把风机的转速调小到原来的一半，那么在这样的情况下，自然能的消耗量就减成为了原来的八分之一，进而使主通风机的节能目标得以实现[1]。此外由于大部分的煤矿都是由一台风机控制着两台电机，所以根据这个特性，可以使一台变频机控制着两台电机的正常工作，另外，不管运用什么样的方式控制变频器的功率，总功率都不能够比两台电机的功率和小。
控制了环境的污染：煤炭主通风机造成环境污染的情况可以分为以下两个方面：CO 污染和部分粉尘污染，变频器能够对通风机排出来的有害有毒的气体进行有效的检测，如果在检测的过程中发现浓度超出了正常的标准范围，就能够采取管道分流的办法，把排除来的气体送到特制的管道之中去，然后在进行点燃处理，如果排出来的气体没有超过正常的标准范围，那么风机所排出的气体就会经由除尘系统除尘之后排入到大气之中去。
（二）选择变频器控制方式
一对一：这样的控制方式就是一个变频器与一个通风电机相对应。在煤矿之中适应的旋风机是将两台风机的首尾对接在一起，因此在这样的情况下，一对旋风机就需要运用两台变频器，这种控制方式的显著特点就是比较简便，并且具有很强的稳定性，不容易出现故障，但是这种模式也具有一定的缺点和不足，最主要的就是由于400kW 及以下的变频器的原材料上没有太大的区别，造成了这种控制模式的造价非常的高昂，需要较大的经济基础。
一拖二：顾名思义，这种控制模式就是一台变频器拖动两台旋风电机，进行分时控制。这种模式虽然造价通一对一的方式相比较，具有价格低廉的特点，并且使用效率也比一对一这种模式高[2]，但是这种模式在控制方面需要很强的精准性，进而使得进行安装和调试的时间比较长，不利于工作效率的提升。
二、技术方案的确定
（一）设备的选择
由于通风机系统运行的情况的井下对于通风的需要，并且还需要考虑到变频通风这项技术在通风机系统上的优势发挥，所以基于这样的情况和原因，最终决定在通风机系统上采用变频技术，通过对周边矿井变频器的运用情况进行了解，最后确定了使用高压大功率变频器对通风机电机进行无极调速。再现如今的阶段，高压变频器主要包括它控型和自控型变频调速系统这两种，它控性属于速度开环控制，在实际中的应用相对来说比较少，自控型变频调速系统的应用与它控性相比较，可以把电机失步和震荡问题进行有效的解决，所以在平时的运用中相对来说比较的广泛，结合国内变频器在通风机上的使用效果，同时结合变频器选用应满足纯净输入特性、高功率因数和合理正弦波输出等原则，决定选用JD-BP38-710F系列变频器，可通过可编程控制器（PLC）实现变频器的自动控制，同时，配备的监控系统可以对配电情况、风门状态、变频器输出频率、供电保护装置、风量、风压和通风机运行状态等方面进行实时监控，可实现通风机的闭环自动控制，大大提高了管理人员实时掌握通风机运行状态的精度和准度，进一步的帮助了相关的维修工作人员对通风机系统发生的故障进行维护和修理。此外，变频器主要是由整流器、滤波器、控制器和相关电路构成的，变频器的工作机制就是通过使用半导体元件来把工频电源转换成为不同频率的控制系统，根据通风机电机转速与供电电源输入频率关系可知，改变电机频率和电压可以实现改变电机的转速，利用变频器调控系统即可实现电机频率的改变，进而实现电机转速的改变，这样可以通过调节电机转速确保风压符合矿井需求。節电器是基于电力、电子原理和集成芯片控制原理进行设计，将功率因数补偿技术、微处理数字技术、变频调速技术、调压技术等融合在一起的自动控制装置。所选通风机可有效解决电机绝缘和散热问题。
（二）解决的关键问题
通过使用变频器来对通风机进行调速控制，最主要的步骤就是要确定合理的控制方式和技术，并且在此基础之上，还要对电机在低频运行之中出现的发热问题进行有效的解决，通风机变频器采用DTC控制技术，这样可满足变频器在电网出现瞬间停电故障时变频器能够通过励磁跟踪实现对电机的实时控制，可有效预防以往因雷雨导致的通风机断电事故；制定科学合理的控制技术来实现故障切换和反风控制，具体可从按要求配备双回路供电系统、变频器和电机采用“二拖二”互备方式，采用真空接触式开关等方面进行确定[3]。为了解决电机低频运行发热问题，所用电机匝间绝缘等级确定为H级，温升确定为B级，采用强迫风冷对电机进行冷却，通风机满载时变频器发热量应约为75kW，配电柜外壳防护等级为IP42。
三、节能效果分析
计划使用JD-BP38-710F系列变频器，通风机运行效率约为50%，根据矿井通风实际。采用变频器调速后，通风机运行效率为原功率的 85%左右，即在通风容易和困难时分别为 819kW 和1260kW，按照当前矿井用电价格计算，可节约电费94.6-135.7万元/a，可见采用变频器对通风机系统的节能降耗效果显著。变频器4台进价约为130万元，可计算变频器成本回收需要1年的时间，变频器平均使用寿命为10a，由此可知在通风机系统中采用变频器在经济上是可取的。
四、结语
通过把变频器调速技术在矿井的通风系统中得以应用，能够有效的改善通风机的运动特性，让通风机的运行更加的平缓，进而使得对通风系统起到了良好的保护作用，还可以大幅度的减少能源的消耗，起到了良好的作用。
参考文献：
[1]赵永刚，徐爱娟.变频器在煤矿主通风机系统中的应用[J].煤矿机电，2010，（2）：89-90.
[2]王文.高压变频器在矿井通风机节能中的应用[J].矿业研究与开发，2004， （2）：47-49.
[3]李油生.基于高压变频器技术探析矿井通风机的节能[J].企业技术开发，2014， （11）：20-23.