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摘要：为了实现节能减排的目的，降低煤矿的开采成本，针对高压主通风机进行技术改造，分析变频器的优点，取长补短，采用最优秀的变频设备，对旧变频器的不足之处进行弥补，改造后能很大降低耗电量，提高了主通风机得控制水平。达到降低能耗的目的同时也带来其他的效益，适应节约型社会的大潮。
关键词：高压变频器;煤矿;主通风机;应用
随着我国科学技术的不断发展，变频技术也越来越成熟，目前变频技术已经运用到了我国的各个行业之中，包括煤矿行业。从近几年我国的煤矿企业的发展情况看来，很多的主通风机系统都利用变频器进行了技术改造，增加了通风设备的风量调节范围，提高了主通风机系统的工作稳定性和工作效率。
1煤矿的主通风机采用高压变频器的目的
许多新安装的煤矿通风系统都配有高压变频器的原因有很多方面，下文将逐一进行分析讨论。
首先，能够实现主通风机的软启动，配有高压变频器以后，风机的启动时间被调节在了合理的范围之内，同时主通风系统是在零风速情况下开始启动，这样可以极大的减少对于电网和电力设备仪器的冲击力，从而减少了电器设备的各个元件之间的磨损量，增加了煤矿的主通风机的使用寿命和工作稳定性。
其次，能够实现风量的连续性调节。煤矿的主通风机对于风速的调节具有一定要求，而配有高频变压器之后的主通风机能够根据矿井的风量来调节通风机的转速，从而把风速控制在一个合理的范围之内。
采用高压变频器的另一个优点是减少无用功率，提高了电机的工作效率。传统的煤矿主通风机采用的驱动方式为工频驱动，工频驱动时电机的满载有效功率系数为0.8左右，而0.8只是理论上的工作系数，实际电机的工作过程中还会产生发热和摩擦，散失掉一部分的功率，最后电机运转产生的机械功率系数要小于0.8。也就是说大约有20%～30%电能没有用于电机驱动，浪费在了磨损和发热上。但是采用了变频调速系统之后，能够增加电机满载时的有效功率系数，致使机械功率系数接近于1，大大的减少了电机工作时的发热量和磨损量，从而减少了电机工作时的无用功率，提高了电机工作效率，起到了节约电能的同时还降低了电动机的工作负荷，增加了通风机的使用寿命。
2 目前煤矿的高压变频器使用过程中存在的问题
高压变频器不仅仅会给煤矿的主通风系统的工作带来优点，其应用的过程中还存在着一定的缺陷，而只有解决这些缺陷才能使煤矿的通风机更好的工作。
正常工作时通风机的流量和风压之间的关系如图1所示。流量是指单位时间上的流过的气体的体积，也是通风机的通风口的横截面积与通风口出的风速之积。当主通风机的风速增加时，流量也会增加，当流量增大至B点的时候，通风机达到工作稳定点。但是由于环境因素的影响，通风机不能稳定在B点工作，还会发生波动，当流量波动到D点的时候，风压也就随之降低到D点对应的数值，但是通风机口出的风压降低，大气风压却没有降低，这时候通风机口处的空气会发生压缩，导致上图所示的风机流量为零的情况，随着风机的继续供气，流量又会回到稳定工作点D点，然后流量在上图的峰值附近波动，这就是通风机的喘振现象。喘振现象会引起通风设备的不稳定和加剧主通风机内部的磨损，不利于煤矿的通风机的正常工作，所以一般要求通风机工作时的风压点位于最高点的右侧。但是在使用高压变频器之后会导致通风机的工作点与最高点K点之间的距离变短，增大喘振现象发生的可能性，从而造成风机工作时候的风流不稳定性和不连续性，同时也会损伤通风仪器和设备。
另一方面，由于高压变频器工作时电流的频率非常高，所以容易产生谐波。高次谐波对于电机和电网的危害极大，高次谐波引起的空气振动会对于电力设备和仪器造成磨损和损伤，减少电力设备的工作寿命。所以现在市场上都推出了一种无谐波的绿色变频器，但是只要是變频器就肯定会产生谐波，市场上所谓的无谐波高压变频器只是利用特殊的技术和设备减少了谐波的产生量，并不能完全的避免变频器工作时谐波的产生。
变频器的购买费用高，维护修理费用也不低。高压变频器就我国目前的市场情况而言，国内生产的变频器设备为每台十万元左右，但是使用寿命有限。而国外的高压变频器的费用为每台四十万元左右，使用时间比起国内的变频设备要高一些。除此之外，变频器设备的构成元件和配件单体价格也比较高，所以在后期设备的维护和修理方面会增加额外的投资成本。
3变频器在阳煤一矿主通风机中的应用
3.1 国内变频器发展状况
整个高压变频器市场没有出现持续爆发式增长，但中国变频器品牌已涵盖了几乎所有领域，相对国际品牌有巨大的价格优势。
3.2 合康变频器的应用
阳煤集团一矿主通风机选用轴流通风机，电动机启动方式采用变频最佳。电动机启动时端子电压不仅要保证通风机启动转矩要求，还需同时在配电母线上引起的压降不影响同一母线上其它用电设备正常工作，且电动机启动还须满足电动机制造厂的启动要求。
该系统控制单元主要由变频电源柜（K1、K4）、变频器（BP1、BP2）、变频输出柜（K3、K6）、工频应急柜（K2、K5）四部分组成。系统中K1、K4电源柜是变频器单元供给单元，合闸则提供电源，断闸则断开电源;BP1、BP2为变频控制系统核心单元，分别对1号、2号主通风机电机进行调速;K3、K6变频输出柜主要起输出侧隔作用。K2、K3及K5、K6断路器分别相互闭锁，非工况下严禁K2、K5合闸。在BP1、BP2变频器出现故障或检修时，可闭合K2、K5实现同步自动切换功能，保证主通风机在工频状态下运行，不中断矿井通风需求（工频应急系统作为变频调速的后备系统）。该系统两套变频器，1个正常使用1台备用，变频运行时，对应工频应急柜必须处于断开状态。
3.3投用主通风机变频调速装置使用效果分析
该矿采用合康HIVERT-Y06/600变频对主通风机设计，自投运以来，该变频器的使用收到了良好效果。具体优点如下：a）减少了对电网的冲击，并同时具备软启动功能。变频器使用使得电机启动电流不超其额定电流，启动时间相应延长，对电网无冲击，启动平稳，低速运行，风机的振动、噪音和温度明显降低，延长了电机及风机的使用寿命，进一步提高了主扇风机安全性;b）备用工况回路增强系统安全性。如果变频系统出现故障，为保障风机不间断运行，可将其切换到工频运行，保证主通风机不停风;c）高压变频器采用单元串联多电平方式，谐波成分小，功率因数高。采用计算机进行过程控制，安全可靠，维护量小;d） 节电效果显著。一般机械调风装置的主要通风机运行效率在55%以下，而采用变频调速装置后，风机效率可提高到78%以上，尤其在矿井基建中前景广阔。
结语
阳煤一矿主通风机采用变频技术后，风机启动速率更平稳，运行电流明显减小，具有很明显节电能力;同时实现电机软启动功能，避免了用工频启动时大电流大转矩对电网的冲击，不仅延长了电机等设备的使用寿命，也减轻了轴承磨损，提高了设备可靠性。在矿上通风机设备通过变频改造后，不仅在性能上得到很大提升，且有利于实现自动化及无人值守。虽然变频改造需要很大成本，但改造费用可通过节省电费收回。
参考文献
[1]王志甫.矿山固定机械与运输设备[M].徐州：中国矿业大学出版社，2006.
[2]张建国，梁南丁.矿山固定设备电气控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2008.
关键词：高压变频器;煤矿;主通风机;应用
随着我国科学技术的不断发展，变频技术也越来越成熟，目前变频技术已经运用到了我国的各个行业之中，包括煤矿行业。从近几年我国的煤矿企业的发展情况看来，很多的主通风机系统都利用变频器进行了技术改造，增加了通风设备的风量调节范围，提高了主通风机系统的工作稳定性和工作效率。
1煤矿的主通风机采用高压变频器的目的
许多新安装的煤矿通风系统都配有高压变频器的原因有很多方面，下文将逐一进行分析讨论。
首先，能够实现主通风机的软启动，配有高压变频器以后，风机的启动时间被调节在了合理的范围之内，同时主通风系统是在零风速情况下开始启动，这样可以极大的减少对于电网和电力设备仪器的冲击力，从而减少了电器设备的各个元件之间的磨损量，增加了煤矿的主通风机的使用寿命和工作稳定性。
其次，能够实现风量的连续性调节。煤矿的主通风机对于风速的调节具有一定要求，而配有高频变压器之后的主通风机能够根据矿井的风量来调节通风机的转速，从而把风速控制在一个合理的范围之内。
采用高压变频器的另一个优点是减少无用功率，提高了电机的工作效率。传统的煤矿主通风机采用的驱动方式为工频驱动，工频驱动时电机的满载有效功率系数为0.8左右，而0.8只是理论上的工作系数，实际电机的工作过程中还会产生发热和摩擦，散失掉一部分的功率，最后电机运转产生的机械功率系数要小于0.8。也就是说大约有20%～30%电能没有用于电机驱动，浪费在了磨损和发热上。但是采用了变频调速系统之后，能够增加电机满载时的有效功率系数，致使机械功率系数接近于1，大大的减少了电机工作时的发热量和磨损量，从而减少了电机工作时的无用功率，提高了电机工作效率，起到了节约电能的同时还降低了电动机的工作负荷，增加了通风机的使用寿命。
2 目前煤矿的高压变频器使用过程中存在的问题
高压变频器不仅仅会给煤矿的主通风系统的工作带来优点，其应用的过程中还存在着一定的缺陷，而只有解决这些缺陷才能使煤矿的通风机更好的工作。
正常工作时通风机的流量和风压之间的关系如图1所示。流量是指单位时间上的流过的气体的体积，也是通风机的通风口的横截面积与通风口出的风速之积。当主通风机的风速增加时，流量也会增加，当流量增大至B点的时候，通风机达到工作稳定点。但是由于环境因素的影响，通风机不能稳定在B点工作，还会发生波动，当流量波动到D点的时候，风压也就随之降低到D点对应的数值，但是通风机口出的风压降低，大气风压却没有降低，这时候通风机口处的空气会发生压缩，导致上图所示的风机流量为零的情况，随着风机的继续供气，流量又会回到稳定工作点D点，然后流量在上图的峰值附近波动，这就是通风机的喘振现象。喘振现象会引起通风设备的不稳定和加剧主通风机内部的磨损，不利于煤矿的通风机的正常工作，所以一般要求通风机工作时的风压点位于最高点的右侧。但是在使用高压变频器之后会导致通风机的工作点与最高点K点之间的距离变短，增大喘振现象发生的可能性，从而造成风机工作时候的风流不稳定性和不连续性，同时也会损伤通风仪器和设备。
另一方面，由于高压变频器工作时电流的频率非常高，所以容易产生谐波。高次谐波对于电机和电网的危害极大，高次谐波引起的空气振动会对于电力设备和仪器造成磨损和损伤，减少电力设备的工作寿命。所以现在市场上都推出了一种无谐波的绿色变频器，但是只要是變频器就肯定会产生谐波，市场上所谓的无谐波高压变频器只是利用特殊的技术和设备减少了谐波的产生量，并不能完全的避免变频器工作时谐波的产生。
变频器的购买费用高，维护修理费用也不低。高压变频器就我国目前的市场情况而言，国内生产的变频器设备为每台十万元左右，但是使用寿命有限。而国外的高压变频器的费用为每台四十万元左右，使用时间比起国内的变频设备要高一些。除此之外，变频器设备的构成元件和配件单体价格也比较高，所以在后期设备的维护和修理方面会增加额外的投资成本。
3变频器在阳煤一矿主通风机中的应用
3.1 国内变频器发展状况
整个高压变频器市场没有出现持续爆发式增长，但中国变频器品牌已涵盖了几乎所有领域，相对国际品牌有巨大的价格优势。
3.2 合康变频器的应用
阳煤集团一矿主通风机选用轴流通风机，电动机启动方式采用变频最佳。电动机启动时端子电压不仅要保证通风机启动转矩要求，还需同时在配电母线上引起的压降不影响同一母线上其它用电设备正常工作，且电动机启动还须满足电动机制造厂的启动要求。
该系统控制单元主要由变频电源柜（K1、K4）、变频器（BP1、BP2）、变频输出柜（K3、K6）、工频应急柜（K2、K5）四部分组成。系统中K1、K4电源柜是变频器单元供给单元，合闸则提供电源，断闸则断开电源;BP1、BP2为变频控制系统核心单元，分别对1号、2号主通风机电机进行调速;K3、K6变频输出柜主要起输出侧隔作用。K2、K3及K5、K6断路器分别相互闭锁，非工况下严禁K2、K5合闸。在BP1、BP2变频器出现故障或检修时，可闭合K2、K5实现同步自动切换功能，保证主通风机在工频状态下运行，不中断矿井通风需求（工频应急系统作为变频调速的后备系统）。该系统两套变频器，1个正常使用1台备用，变频运行时，对应工频应急柜必须处于断开状态。
3.3投用主通风机变频调速装置使用效果分析
该矿采用合康HIVERT-Y06/600变频对主通风机设计，自投运以来，该变频器的使用收到了良好效果。具体优点如下：a）减少了对电网的冲击，并同时具备软启动功能。变频器使用使得电机启动电流不超其额定电流，启动时间相应延长，对电网无冲击，启动平稳，低速运行，风机的振动、噪音和温度明显降低，延长了电机及风机的使用寿命，进一步提高了主扇风机安全性;b）备用工况回路增强系统安全性。如果变频系统出现故障，为保障风机不间断运行，可将其切换到工频运行，保证主通风机不停风;c）高压变频器采用单元串联多电平方式，谐波成分小，功率因数高。采用计算机进行过程控制，安全可靠，维护量小;d） 节电效果显著。一般机械调风装置的主要通风机运行效率在55%以下，而采用变频调速装置后，风机效率可提高到78%以上，尤其在矿井基建中前景广阔。
结语
阳煤一矿主通风机采用变频技术后，风机启动速率更平稳，运行电流明显减小，具有很明显节电能力;同时实现电机软启动功能，避免了用工频启动时大电流大转矩对电网的冲击，不仅延长了电机等设备的使用寿命，也减轻了轴承磨损，提高了设备可靠性。在矿上通风机设备通过变频改造后，不仅在性能上得到很大提升，且有利于实现自动化及无人值守。虽然变频改造需要很大成本，但改造费用可通过节省电费收回。
参考文献
[1]王志甫.矿山固定机械与运输设备[M].徐州：中国矿业大学出版社，2006.
[2]张建国，梁南丁.矿山固定设备电气控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2008.