丁 輝,賈 民,呂 亮

（銅川礦業(yè)有限公司金華山煤礦,陜西 銅川 727000）

1 選題的意義

風機是應(yīng)用面最廣、應(yīng)用量最大的通用性機械，也是煤礦生產(chǎn)中主要耗能設(shè)備。煤礦通風設(shè)備電耗占生產(chǎn)電耗的比例非常高，最高的甚至可達40%以上，對電能和資金的浪費非常大，加大了企業(yè)生產(chǎn)的成本，造成了資源的浪費。而且能源是國家非常重要的物資，能源的大量浪費已成為制約我國發(fā)展的因素之一，因此對風機進行節(jié)能改造，減少企業(yè)的成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，避免資源的浪費是很有必要的。

2 風機應(yīng)用中存在的問題

根據(jù)大量調(diào)查資料的數(shù)據(jù)表明，我國目前使用的風機的效率比較低下。在風機選擇上，通常把系統(tǒng)的風壓裕度及最大風量作為選型的標準，但風機的系列、型號有限的，在選取不到合適的型號時就往上靠，使裕度大于需要的20～30%。

而且我國各類機械與風機配套的電機占電機裝機量的一大半，但大多數(shù)風機在使用過程中都存在大馬拉小車的現(xiàn)象，而且許多地方仍通過人為增加阻力（通過調(diào)節(jié)檔板或出口風門的開度）的方式來控制風機的風壓和流量的，因此風機產(chǎn)生的風壓除了克服管道的阻力，還被風門和擋板額外增加的阻力所消耗，增大了管路系統(tǒng)的損失。這種落后的調(diào)節(jié)方式，造成了大量寶貴能源的浪費，而且這種方式調(diào)節(jié)精度差，不利于風機的節(jié)能運行，很難滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)等方面的要求。

3 風機中采取的主要節(jié)能措施

無論什么風機都要求在選型、配套方面力求合理。使風機的額定風量和工作壓力盡量符合生產(chǎn)工藝要求，這樣風機的使用率就經(jīng)常保持在高效區(qū)。如果選型不適合，余量太大，將會造成運行效率低下，浪費能源。造成選型不當?shù)脑蚴秋L機型號與規(guī)格與實際不符，配套電機的規(guī)格與風機功率差別比較大，降低了電機的負載率。

選取各種調(diào)速方式，減少節(jié)流損失。由于對管網(wǎng)阻力計算誤差，又擔心計算出的壓力和流量滿足不了施工需求，或著沒有適合規(guī)格的風機以及電機，只能從高、從大選擇，造成多數(shù)風機的額定流量遠遠高于工作流量，額定壓力遠遠高于工作壓力，因此使風機多使用節(jié)流運行的方式運轉(zhuǎn)。這種運轉(zhuǎn)方式至少浪費了20%以上的資源。因此要采用調(diào)速控制的方式是避免節(jié)流損失。

4 風機調(diào)速的基本方法

在使用中，企業(yè)會經(jīng)常根據(jù)需要改變風機的流量或壓力，這種以變應(yīng)變的人工干預(yù)稱作調(diào)節(jié)。因為企業(yè)的“變化”是絕對的、經(jīng)常的，而風機的性能卻是相對的、暫時的。因此對現(xiàn)場人員調(diào)節(jié)是一個非常重要的技術(shù)要求。

風機調(diào)節(jié)的基本原理是通過改變風機本身的特性曲線，或外部管網(wǎng)特性曲線，或兩者同時改變之，以得到所需的工況。風量的具體方法可以分為兩大類，一是風機恒速的調(diào)節(jié)，另一個是風機調(diào)速的調(diào)節(jié)。

風機調(diào)速時的風量控制：變速調(diào)節(jié)是利用改變風機轉(zhuǎn)速的方法來改變風機風量的。對于同一部風機來說，風機的流量與轉(zhuǎn)速成正比，而產(chǎn)生的風壓和轉(zhuǎn)速的平方成正比，因此隨著風機轉(zhuǎn)速的改變，風機的風壓和流量也會隨著相應(yīng)的改變，改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是調(diào)節(jié)范圍最大，經(jīng)濟性最佳的調(diào)節(jié)。

電機的調(diào)速方式是多樣的，但變頻調(diào)速是好的調(diào)速方案，它可以實現(xiàn)風機的無級調(diào)速，并可方便實現(xiàn)恒定風壓或恒定流量的選擇和控制。

在風量隨時間變化較大中，選用風機的調(diào)速的調(diào)速控制方式是節(jié)電的有效措施。在使用簡單而效率不高的調(diào)速方法時，初期投資小而且運行費用高；但是在選用復(fù)雜而效率高的調(diào)速方法時，則正好相反。從長期節(jié)能的觀點來看，應(yīng)著眼于高效率的方式。選用合理的調(diào)速控制方法，其節(jié)電經(jīng)濟效益補償初期可在1～3年內(nèi)回收。

對風機進行調(diào)速屬于一種減少空氣動力的節(jié)電方法，它和傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)風門控制風量方法相比較有著明顯的節(jié)電效果。

大量的理論和實踐告訴我們，對于大量要求調(diào)節(jié)流量的風機采用變頻調(diào)速控制是既能方便地滿足生產(chǎn)工藝要求，又能大量節(jié)約能源的最優(yōu)方案。

5 電力電子變壓變頻的基本原理

變頻器主要完成兩項電量變換功能，一是改變對用電設(shè)備的供電頻率；二是改變對負載的供電電壓，實質(zhì)是指變頻、調(diào)壓的原理與方法，其構(gòu)成原理如圖所示。

圖1 交-直-交變頻器工作原理圖

工作原理如圖所示，輸入級對電網(wǎng)進行濾波，其目的是消除諧波及電網(wǎng)干擾，然后利用壓敏電阻旁路掉尖峰脈沖，防止燒毀后級變頻單元；在經(jīng)過整流、濾波、逆變環(huán)節(jié)來實現(xiàn)輸出頻率及電壓的改變，最終實現(xiàn)調(diào)速目的。

6 結(jié)束語

調(diào)速控制的方法有很多種，無論是選擇哪種調(diào)速方案都應(yīng)該從實際情況出發(fā)，具體分析，因地制宜，通過技術(shù)、經(jīng)濟指標、使用維護等方案比較后做出決定。

在風機節(jié)能應(yīng)用中，引進變頻調(diào)速的節(jié)能方法，能達到很好的節(jié)能效果，同時，變頻調(diào)速也能降低風機啟動時對電網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊，延長風機各機械部件的使用壽命，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外，由于變頻器具有完善的各類保護作用，能對設(shè)備起到很好的保護作用，有效的降低了設(shè)備日常的維修成本。近幾年，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷推廣與應(yīng)用，從實踐結(jié)果來看，得到了良好經(jīng)濟效應(yīng)與社會效應(yīng)。因此智能型功率集成電路的新交流變頻傳動裝置是未來風機調(diào)速發(fā)展的方向。

[1]孫樹樸.電力電子技術(shù)[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2000.

[2]李鐵軍,朱成實,葉龍.變頻技術(shù)在風機節(jié)能中的應(yīng)用[J].沈陽:沈陽化工學(xué)院機械工程學(xué)院,2008.