礦用軸流式風(fēng)機(jī)節(jié)能途徑探討
2014-10-10 12:02:01 來(lái)源：云南能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 評(píng)論： 點(diǎn)擊：
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摘要：通過(guò)對(duì)通風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行理論及節(jié)能方法的分析研究，提出了礦井軸流式主要通風(fēng)機(jī)高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的方法措施：合理選擇通風(fēng)機(jī)；運(yùn)行中采用改變?nèi)~片安裝角度和變速等調(diào)節(jié)法；采用改變?nèi)~片安裝角度和變速綜合調(diào)節(jié)法；采用變頻調(diào)速技術(shù)，合理選用變頻電機(jī)或原電動(dòng)機(jī)加裝變頻器等。
關(guān)鍵詞：軸流式通風(fēng)機(jī)；礦井風(fēng)機(jī)；選型設(shè)計(jì)；葉片角度調(diào)節(jié)；變速調(diào)節(jié)；節(jié)能；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；變頻調(diào)速
中圖分類號(hào)：TH432.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
Investigation of Energy-saving Way for Axial-flow Fan Used in Mine
Abstract: Based on the analysis and research on the economic operation theory and the energy- saving method for fans, the measures for high-efficient and ecnomical operation of axial-flow main fan used in mine are proposed. The measures include the proper selection of fan, integrated regulating method of changing blade installation angle and speed during operation, the application of frequency control technique, and the logical choice of frequency conversion motor or the original motor with frequency converter, etc.
Key words: axia-flowl fan; selection design; blade angleadjustment; variable speed adjustment
0 引言
在煤礦生產(chǎn)中，礦井通風(fēng)系統(tǒng)是重要的生產(chǎn)系統(tǒng)之一。礦井主要通風(fēng)機(jī)是礦井通風(fēng)系統(tǒng)中最重要的設(shè)備。由于我國(guó)礦井軸流式主通風(fēng)機(jī)功率大、耗電量高，但在實(shí)際生產(chǎn)中卻存在運(yùn)行效率低及能源浪費(fèi)較大的現(xiàn)象[1] ，因此提高通風(fēng)機(jī)機(jī)組的運(yùn)行即工況效率，對(duì)節(jié)能降耗具有重要意義。
GB/T13470-2008通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：機(jī)組實(shí)際運(yùn)行效率與額定效率相比，其比值大于0.85，則認(rèn)定機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)；其比值在0.70～0.85之間，則認(rèn)定機(jī)組運(yùn)行合理；其比值小于0.70，則認(rèn)定機(jī)組運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)。目前，我國(guó)生產(chǎn)的礦用軸流式通風(fēng)機(jī)的靜壓效率約為85%，按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件（在此只考慮通風(fēng)機(jī)本身的效率，不考慮電動(dòng)機(jī)等電器設(shè)備），通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率即工況效率應(yīng)不低于72.25%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)煤礦軸流式主要通風(fēng)機(jī)在整個(gè)服務(wù)年限內(nèi)，運(yùn)行效率達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件的較少，大多礦井軸流式主要通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率遠(yuǎn)低于國(guó)家規(guī)定的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。如2011年，從某省煤礦安全技術(shù)中心對(duì)該省煤礦軸流式主要通風(fēng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果看，大多數(shù)礦井達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件，其中兩個(gè)國(guó)有煤礦采用的FBCDZ型礦井主要通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率分別為32.5%和60%，遠(yuǎn)低于國(guó)家規(guī)定的不低于效率的85%，即運(yùn)行效率不低于72.25%的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)[2] 。
1 通風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行理論分析
通風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件為通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)效率不低于效率的85%（暫不考慮機(jī)組電氣設(shè)備效率），其效率不僅取決于通風(fēng)機(jī)本身，還取決于礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的配置情況。礦井通風(fēng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性取決于通風(fēng)設(shè)備機(jī)組、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)及通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。在此，主要分析軸流式通風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。
軸流式通風(fēng)機(jī)的軸功率采用靜壓軸功率，計(jì)算公式為：
Ｐst=Pstqv/1000ηst �。�1）
式中：Pst為靜壓軸功率，kW；pst為靜壓，Pa；qv為風(fēng)量，m/s3；ηst為靜壓效率。根據(jù)礦井通風(fēng)要求，必須保證礦井通風(fēng)風(fēng)量qv和礦井通風(fēng)負(fù)壓（靜壓）pst。從式（1）中可以看出，在保證通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量qv和靜壓pst的情況下，工況點(diǎn)靜壓效率ηst越小，通風(fēng)機(jī)靜壓軸功率Pst越大，電動(dòng)機(jī)的輸出功率越大，耗電量越大；反之，靜壓效率越大，耗電量越小。所以，要盡可能地提高通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)的靜壓效率ηst，降低通風(fēng)機(jī)的軸功率，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和節(jié)能降耗的目的[3] 。
在生產(chǎn)的礦井中，礦井通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的風(fēng)量和風(fēng)壓隨開采階段的不同而不同，一般是礦井開采初期風(fēng)量、風(fēng)壓小，隨著開采深度的增加，風(fēng)量、風(fēng)壓不斷增大，開采末期風(fēng)量、風(fēng)壓最大。所以，在通風(fēng)機(jī)運(yùn)行中，需要不斷對(duì)工況點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，工況點(diǎn)的變化會(huì)使通風(fēng)機(jī)的工況（運(yùn)行）效率發(fā)生變化，很多情況下還會(huì)使效率降低。所以，為保證通風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，滿足經(jīng)濟(jì)工作條件，應(yīng)采取合理的方法和措施，使通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)在礦井通風(fēng)的各個(gè)階段都處于經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行區(qū)，以保證通風(fēng)機(jī)的高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
2 礦用軸流式風(fēng)機(jī)節(jié)能措施分析
首先選擇高效通風(fēng)機(jī)，并使通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)始終處于高效經(jīng)濟(jì)區(qū)。此外，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)對(duì)節(jié)能影響較大，應(yīng)盡量提高通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。通風(fēng)機(jī)選型時(shí)，在選擇高效通風(fēng)機(jī)的同時(shí)，必須結(jié)合通風(fēng)礦井的實(shí)際情況，充分考慮通風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中的調(diào)節(jié)方法，通過(guò)全面的對(duì)比分析，選擇在各個(gè)運(yùn)行階段工況點(diǎn)通過(guò)綜合調(diào)節(jié)都處于高效運(yùn)行的通風(fēng)機(jī)，并采用變頻調(diào)速技術(shù)，選擇變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)或原電動(dòng)機(jī)加裝變頻器改造，提高電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)[4] ，以提高有功功率。
3 通風(fēng)機(jī)的節(jié)能途徑
3.1 合理選擇高效風(fēng)機(jī)
在技術(shù)條件相同或接近的情況下，首先選擇經(jīng)濟(jì)性好的通風(fēng)機(jī)[5] 。由于礦井通風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中工況點(diǎn)需要不斷地進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以，在選擇通風(fēng)機(jī)時(shí)，必須認(rèn)真分析所選通風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)方法，能夠運(yùn)用這些調(diào)節(jié)方法使通風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中工況點(diǎn)效率滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件，并盡可能使通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率處于高效。目前，我國(guó)生產(chǎn)使用的高效礦用防爆軸流式主要通風(fēng)機(jī)主要有FBC（D）Z型和2K型等，它們的靜壓效率都在85%左右[6] 。但是，礦井通風(fēng)條件多種多樣，復(fù)雜多變，現(xiàn)有產(chǎn)品有時(shí)難以滿足具體礦井通風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性要求，這是在礦井通風(fēng)機(jī)選型中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。因此，在現(xiàn)有產(chǎn)品或通過(guò)調(diào)節(jié)都不能滿足經(jīng)濟(jì)性要求時(shí)，應(yīng)根據(jù)礦井的具體情況，采用個(gè)性化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出同時(shí)滿足礦井通風(fēng)和經(jīng)濟(jì)性要求的通風(fēng)機(jī)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通風(fēng)機(jī)在整個(gè)服務(wù)年限內(nèi)，電耗量約占通風(fēng)機(jī)全部費(fèi)用的80%以上，盡管采用個(gè)性化設(shè)計(jì)成本較高，但是，由于個(gè)性化設(shè)計(jì)的通風(fēng)機(jī)在整個(gè)服務(wù)年限內(nèi)效率高、耗電量低，大多情況下能降低整個(gè)通風(fēng)的費(fèi)用。
3.2 礦井軸流式通風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)方法及應(yīng)用
目前，我國(guó)制造生產(chǎn)的礦用防爆軸流式風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)方法主要有：閘門節(jié)流法、改變?nèi)~片安裝角調(diào)節(jié)法、變速調(diào)節(jié)法[7] 、去掉一級(jí)葉輪及去掉部分葉片等。最常用的是前三種。
3.2.1 閘門節(jié)流法及應(yīng)用
閘門節(jié)流法通過(guò)適當(dāng)關(guān)閉引風(fēng)道上的調(diào)節(jié)風(fēng)門，增大通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的阻力，使通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的特性曲線向上移動(dòng)，通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)向左移動(dòng)，以達(dá)到減小風(fēng)量的目的。初期時(shí)通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量較大，為減小風(fēng)量，常采用此方法進(jìn)行調(diào)節(jié)。此方法具有簡(jiǎn)單、方便的特點(diǎn)，但在調(diào)節(jié)風(fēng)門處有附加損失，是一種不經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)方法[8] 。
對(duì)于軸流式通風(fēng)機(jī)，在同一葉片安裝角度下，采用此方法進(jìn)行調(diào)節(jié)不僅達(dá)不到節(jié)能的目的，還會(huì)造成能源浪費(fèi)。一些文獻(xiàn)和教科書在介紹此方法時(shí)，沒(méi)有考慮軸流式通風(fēng)機(jī)的節(jié)能問(wèn)題，給使用者造成了一定的誤解。圖1為FBCDZN022B/160×2軸流式通風(fēng)機(jī)的性能曲線，風(fēng)機(jī)葉片安裝角為49°/41°。圖中曲線1為調(diào)節(jié)前通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的靜阻力特性曲線，M1為調(diào)節(jié)前工況點(diǎn)，風(fēng)量為85m3/s，靜壓軸功率（圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率）為225kW。圖中曲線2為調(diào)節(jié)后通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的靜阻力特性曲線，M2為調(diào)節(jié)后工況點(diǎn)，風(fēng)量為75m3/s，靜壓軸功率（圖中B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率）為240kW。調(diào)節(jié)后，風(fēng)量減小了10m3/s，靜壓軸功率增大了15kW，造成了能源浪費(fèi)。這是由軸流式風(fēng)機(jī)的性能決定的，風(fēng)量增加，風(fēng)壓下降較快；風(fēng)量減小，風(fēng)壓上升較快，軸功率反而增大。
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圖1 FBCDZN022B/160×2軸流通風(fēng)機(jī)性能曲線圖
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所以，從節(jié)能的觀點(diǎn)來(lái)看，在同一葉片安裝角度下，軸流式通風(fēng)機(jī)不宜采用減小風(fēng)量的閘門節(jié)流法進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3.2.2 改變?nèi)~片安裝角度調(diào)節(jié)法及應(yīng)用
軸流式通風(fēng)機(jī)葉片安裝角一般可調(diào)，在不同葉片安裝角度下，通風(fēng)機(jī)的性能曲線不同，廠家一般都給出了不同葉片安裝角度下的性能曲線。把通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性曲線畫在通風(fēng)機(jī)的性能曲線上，和不同角度下的靜壓性能曲線相交，根據(jù)礦井需要的風(fēng)量，把葉片安裝角調(diào)節(jié)到需要的角度[9] 。改變?nèi)~片安裝角度可以對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)壓、風(fēng)量的調(diào)節(jié)，但是，采用該調(diào)節(jié)方法，通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)隨之發(fā)生變化，通風(fēng)機(jī)的效率也會(huì)發(fā)生變化，調(diào)節(jié)后可能使通風(fēng)機(jī)的效率下降，造成能源浪費(fèi)。所以，選擇該方法對(duì)通風(fēng)機(jī)工況進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)考慮所選通風(fēng)機(jī)的性能和礦井通風(fēng)的具體情況。根據(jù)節(jié)能的要求，如果采用此方法調(diào)節(jié)后使通風(fēng)機(jī)的效率下降，甚至下降較大，則不宜采用該方法調(diào)節(jié)工況。下面以圖2說(shuō)明這種調(diào)節(jié)方法的合理應(yīng)用。
如圖2，某礦井采用FBCDZNo26/355×2通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，圖中曲線1為該礦井某一時(shí)期的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)曲線，為增大風(fēng)量，需要把工況點(diǎn)從M1調(diào)節(jié)到M2，采用改變?nèi)~片安裝角度的方法，把葉片安裝角從46°/38°調(diào)節(jié)到49°/41°，從圖中可知，工況點(diǎn)M1的靜壓效率為82%， 工況點(diǎn)M2的靜壓效率為85%，靜壓效率提高約3%，達(dá)到一定的節(jié)能目的。圖2中曲線2為另一礦井某一時(shí)期的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)曲線，為增大風(fēng)量，需要把工況點(diǎn)從M3調(diào)節(jié)到M4，從圖2可知，工況點(diǎn)M3的靜壓效率為82%,工況點(diǎn)M4的靜壓效率接近75%，調(diào)節(jié)后靜壓效率下降約7%，不僅達(dá)不到節(jié)能的目的，而且造成能源浪費(fèi)，特別是對(duì)于大功率通風(fēng)機(jī)將造成較大能源浪費(fèi)，所以，不宜采用這種調(diào)節(jié)方法。
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圖2 FBCDZNo26/355×2改變?nèi)~片安裝角度調(diào)節(jié)法圖
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采用改變?nèi)~片安裝角度調(diào)節(jié)法，應(yīng)根據(jù)礦井所用通風(fēng)機(jī)的性能和礦井通風(fēng)的實(shí)際情況，認(rèn)真的分析比較，在工況效率提高或不變的情況下，宜采用該調(diào)節(jié)方法，提高運(yùn)行效率，以達(dá)到節(jié)能的目的。如果采用該方法使通風(fēng)機(jī)的效率降低，特別是效率降低較大時(shí)，不宜采用該方法進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3.2.3 變速調(diào)節(jié)法及應(yīng)用
變速調(diào)節(jié)法即改變通風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法，其原理是比例定律。比例定律描述的是風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓、軸功率以及效率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。公式（2）為同一臺(tái)通風(fēng)機(jī)比例定律數(shù)學(xué)表達(dá)式。對(duì)于同一臺(tái)風(fēng)機(jī)，風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比；風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比；軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比；相似工況下效率不變（認(rèn)為空氣密度不變）。
式中：qv、qv′分別為調(diào)節(jié)前、后的風(fēng)量，m3/s； p、p′分別為調(diào)節(jié)前、后的風(fēng)壓，Pa；Pa、Pa′分別為調(diào)節(jié)前、后的軸功率，kW；n、n′分別為調(diào)節(jié)前、后的轉(zhuǎn)速，r/min；η、η′分別為調(diào)節(jié)前、后的效率[10] 。
根據(jù)比例定律，在相似工況下，通風(fēng)機(jī)的效率相等，實(shí)際上，對(duì)同一臺(tái)通風(fēng)機(jī)采用變速調(diào)節(jié)法的效率幾乎不變。但是，采用該方法的前提條件是通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)一定或網(wǎng)絡(luò)阻力變化較小。從節(jié)能的角度講，如果原工況處于高效運(yùn)行區(qū)域，調(diào)節(jié)后的工況效率也處于高效區(qū)域，反之，如果原工況處于較低的運(yùn)行效率，采用該方法調(diào)節(jié)后通風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率依然較低。此外，如果通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)變化較大，就應(yīng)通過(guò)認(rèn)真研究分析，確定該方法節(jié)能的合理性。
采用改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)的工況，應(yīng)根據(jù)通風(fēng)機(jī)的性能、礦井通風(fēng)的具體情況、每個(gè)階段通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況及網(wǎng)絡(luò)的變化情況，在效率提高或不變的情況下，采用改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)工況，以達(dá)到節(jié)能的目的。采用改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速法，電動(dòng)機(jī)應(yīng)能進(jìn)行調(diào)速，現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的是變頻調(diào)速技術(shù)，采用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，或?qū)﹄妱?dòng)機(jī)進(jìn)行改造，加裝變頻器。
采用該方法的分析計(jì)算較繁瑣，建議通風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家給出不同葉片安裝角度和不同轉(zhuǎn)速下的風(fēng)機(jī)性能曲線，以便用戶使用。
3.2.4 綜合調(diào)節(jié)方法及應(yīng)用
由上所述，很多情況下，采用單一改變?nèi)~片安裝角度或變速調(diào)節(jié)法，難以保證通風(fēng)機(jī)始終處于高效運(yùn)用區(qū)域，采用改變?nèi)~片安裝角度和變速法來(lái)綜合調(diào)節(jié)，常常可以達(dá)到較好的效果[11] 。下面以一實(shí)例分析綜合調(diào)節(jié)方法的應(yīng)用。
某礦井采用FBCDZNo22/160×2通風(fēng)機(jī)，圖3為該通風(fēng)機(jī)的性能曲線（圖中靜壓軸功率沒(méi)有繪出），圖中曲線1為初期某一時(shí)期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性曲線，采用43°/35°葉片安裝角，工況點(diǎn)M1，滿足該時(shí)期礦井的通風(fēng)要求。從圖3中可以看出，通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率即工況效率約為77%。為進(jìn)一步提高通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，采用改變?nèi)~片安裝角度和變速的綜合方法調(diào)節(jié)工況，提高通風(fēng)機(jī)的效率。調(diào)節(jié)方法是：先把葉片安裝角調(diào)節(jié)到49°/41°，此時(shí)通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)為M，M點(diǎn)的靜壓效率約為85%，但此時(shí)風(fēng)量、風(fēng)壓都大于礦井所需的風(fēng)量和風(fēng)壓。然后用變速調(diào)節(jié)法使通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，把工況點(diǎn)從M調(diào)節(jié)到M1。根據(jù)比例定律，在同一網(wǎng)絡(luò)下，改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，通風(fēng)機(jī)的效率幾乎不變，調(diào)節(jié)后通風(fēng)機(jī)的靜壓效率為85%，效率將提高約8%。該通風(fēng)機(jī)配備兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定功率為160kW，節(jié)能效果顯著。
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圖3 FBCDZNo22B/160×2綜合調(diào)節(jié)方法圖
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具體調(diào)節(jié)、計(jì)算方法為：先把通風(fēng)機(jī)的葉片安裝角度從43°/35°調(diào)到49°/41°，即把工況點(diǎn)從M1調(diào)節(jié)到M，并確定出M1和M的工況參數(shù)，然后根據(jù)比例定律（式（2）），計(jì)算出從M調(diào)節(jié)到M1的轉(zhuǎn)速，把通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到需要的轉(zhuǎn)速。
采用改變?nèi)~片安裝角和變速綜合調(diào)節(jié)法，應(yīng)根據(jù)所選通風(fēng)機(jī)的性能和礦井通風(fēng)的具體情況（網(wǎng)絡(luò)的情況），進(jìn)行綜合分析研究。一般是先調(diào)節(jié)葉片安裝角度，把該時(shí)期通風(fēng)機(jī)的效率調(diào)節(jié)到高效區(qū)域，然后再采用改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法，通過(guò)減小或增大轉(zhuǎn)速，滿足通風(fēng)需要，并提高通風(fēng)機(jī)的效率，達(dá)到節(jié)能的目的。
4 變頻調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用
變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展迅速，在工業(yè)生產(chǎn)中節(jié)能效果越發(fā)顯著。變頻調(diào)速技術(shù)即采用變頻調(diào)速電機(jī)或原電動(dòng)機(jī)加裝變頻器，適合在負(fù)荷變化的情況下使用，而在礦井通風(fēng)中，風(fēng)量、風(fēng)壓需不斷地進(jìn)行調(diào)節(jié)，通風(fēng)機(jī)負(fù)荷不斷地變化，在合理應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)的情況下，通風(fēng)機(jī)節(jié)能效果顯著[12] 。
從節(jié)能的角度看，通風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速主要有兩個(gè)方面：一是能顯著提高電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，通風(fēng)機(jī)采用的異步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)一般在0.85左右，如果達(dá)不到額定效率，功率因數(shù)還會(huì)降低。通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)加裝變頻器后，可顯著提高電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，據(jù)一些廠家的說(shuō)明書介紹，加裝變頻器后電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)可提高到0.99。電動(dòng)機(jī)輸入功率計(jì)算公式為Nd=31/2 UI cosφ，式中cosφ為電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)[13] 。礦井通風(fēng)機(jī)功率大，耗電量高，如把電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)cosφ從0.85提高到0.99，功率因數(shù)將提高14%，節(jié)能效果十分明顯；二是合理采用變頻調(diào)速（變速調(diào)節(jié)法、綜合調(diào)節(jié)法），達(dá)到節(jié)能的目的。
所以，運(yùn)用變頻技術(shù)，采用變頻電機(jī)或原電動(dòng)機(jī)加裝變頻器，可以達(dá)到節(jié)能的目的。但是，采用變頻技術(shù)應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真研究分析，根據(jù)電氣設(shè)備的性能特點(diǎn)和通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況，合理選擇變頻電機(jī)或變頻器。
5 結(jié)論
從全國(guó)礦井風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況來(lái)看，存在較大的能源浪費(fèi)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的節(jié)能潛力巨大，采取有效措施，做好風(fēng)機(jī)節(jié)能工作，對(duì)降低生產(chǎn)成本，減少能源浪費(fèi)，保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，都具有重要意義。風(fēng)機(jī)節(jié)能也是一個(gè)系統(tǒng)工程，不僅僅要考慮通風(fēng)機(jī)的選型、調(diào)節(jié)及采用變頻技術(shù)等措施，還應(yīng)優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，減小通風(fēng)阻力。從通風(fēng)機(jī)本身來(lái)看，應(yīng)著重考慮以下幾個(gè)方面:
1） 合理選擇高效通風(fēng)機(jī)，并盡可能地把初期、末期工況點(diǎn)設(shè)計(jì)在通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的高效區(qū)域。在現(xiàn)有通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品不能滿足要求時(shí)，應(yīng)考慮采用個(gè)性化設(shè)計(jì)，使通風(fēng)機(jī)在整個(gè)服務(wù)年限內(nèi)經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能降耗的目的；
2） 合理采用改變?nèi)~片安裝角度、變速調(diào)節(jié)或綜合運(yùn)用兩種調(diào)節(jié)方法，使通風(fēng)機(jī)始終高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能降耗的目的；
3） 合理運(yùn)用變頻技術(shù)，提高通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，提高電動(dòng)機(jī)的效率，并通過(guò)變頻調(diào)速調(diào)節(jié)工況，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
參 考 文 獻(xiàn)
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