变频调速在煤矿主要通风机中的应用

1、引言

　　变频调速技术及系统的应用能够使电力传动系统的控制性能和节能水平有较大幅 度提高。我国现有各类电动机总装机容量达35亿kWh,电耗占总用电量的50％左右。考 虑到生产机械在各种工况下的工作运行，因而配用的拖动电动机功率一般定位在***大工作能 力 情况下。而大量的生产场合由于功率需求始终处在变动状态中，因此在定速拖动方式下， 无法进 行拖动功率与实际功率需求的匹配平衡。在低功率需求的情况下，就导致大量的电动机处 于 轻载运行，电能利用率低，浪费电能现象严重。在电传系统中，加入变频器环节，可较大幅 度地降低生产性电耗，还可大大优化生产机械的控制性能。煤炭行业中的矿井通风，配备了 大量的功率较大的主要通风机，其平均效率仅达60％，运行效率不到55％，比国外水平低15个百分点。在矿井主要通风机的拖动系统上实施变频调速技术改造，可产生良好的经济效益。

2、风机调速运行节能原理

　　通常调节风量的方法有改变风门开度和改变风机转速两种方法。

风机的压力—风量特性曲线如图1（略）。

根据风机轴功率诸公式：

P=KQp/ηcηb〖JY〗(1)

式中：

　P——轴功率（kW）；　〖WB〗K——系数；

　Q——风量（m3/s）；　ηb——风机效率；

　　p——压力（Pa）；　　ηc——传动装置效率（直接传动时为1）

风机G2，G5工作点的轴功率为：

　　PG2=KQ2P2/ηcηb(kW)

　　PG5=KQ2P5/ηcηb(kW)

　　△P=KQ2(P2-P5)/ηcηb(kW)

　　△Pn即为风机调速控制所节省的功率，或者说风门调节时要多消耗在风门上的功率 。

根据风机风量、压力、转速、转矩之间的关系：

　　〗Q∝n

　　p∝T∝n2　(2)

　　P∝Tn∝n3

式中：　Q——风量；

p——压力；

T——转矩；

P——轴功率〖ZK)〗

　　可以看出，风量与转速的1次方成正比，压力与转速的2次方成正比，轴功率与转速的3次方成正比。调节转速即可调节输入风机的功率。

交流电机转速与频率的关系为：

N=60f(1-S)/p　(3)

式中：

　　N——转速；　　f——电机电源频率；

　　p——电机极对数； 　 S——转差率

　　从（1）、（2）、（3）式可以看出，均匀调节电机定子绕组的电源频率f，就可以均匀地改 变电机转速，改变转速即可调节风量的大小。因此调节电机转速，就可相应地调节输入风机 的功率。这样，2013-风门调节风量时消耗在风门上的功率，这正是采用变频调速达到节能的 原理。