矿井抽风机用变频调速器
A Frequency Conversion Governor(FCG) Power Supply for Mine Exhauster
摘要：通过对传统起动器和变频调速器在矿井抽风机的应用进行比较分析，找出一种抽风系
统有效、可行的节电途径，以实现通风系统的经济运行。
Abstract: By means of the comparison and analysis to applicaTIons of converTIonal starter and frequency conversion governor in mine exhauster,a useful and pracTIcable electricity－ saving path of exhaust system was found out,so improving systemaTIc saving operation.
关键词：变频调速器
Keywords:Frequency conversion governor
1耗电比率与负荷率的关系曲线
电力是煤炭生产的主要动力能源，电力消耗的多少直接影响着煤炭生产企业的吨煤成本，从而关系到企业的经济效益。如何降低吨煤电耗，有效提高企业的经济效益，已成为煤炭企业挖潜节支的重要途径。
1采用变频器的必要性
三相感应电动机因价格低，适用性广，而较多应用于矿山各种机械动力中，但感应电动机存在着起动冲击电流大，造成线路端电压下降，影响供电质量；若起动速度过快，起动转矩大，又容易导致机械传动系统损坏。
矿山因生产的特殊性，矿井通风系统关系到矿山的安全生产，因而通风系统在煤炭生产中具有举足轻重的地位。通风系统的核心—抽风机的电耗在整个煤炭生产中占有相当大的分量，对于风机流量的控制传统上采用阀门控制，因而运转效率低，耗电大。据统计，抽风机年平均效率低于50％。
要降低吨煤电耗，必须加强供用电管理，节省电费支出。针对矿山通风系统抽风设备的运行特点，很有必要寻找一种措施，合理、有效地改善电动机的运转效率，以降低电力损耗，提高电能的利用率，节省电费支出，这对煤炭企业提高经济效益具有重要作用。
针对矿用抽风机负荷率不高的实际情况，通过分析比较，选择一种可根据负荷实际需要改变运转频率的新型节能设备——变频调速器。
2采用变频调速器与传统的起动控制设备耗
电比率与负荷率的比较
图1 耗电比率与负荷率的关系曲线
从图1可以看出：在负荷率为100％（即满负荷）时，两种设备的耗电比率（电耗与电机额定输入功率之比）相同，但随着负荷率的下降，就耗电比率而言采用变频调速器的电耗远远小于传统的起动控制设备。当负荷率为80％时，前者为55％，后者为85％；当负荷率为60％时，前者为30％，后者为65％；当负荷率为40％时，前者为10％，后者为50％。
由此可以看出：在较低负荷率时，采用变频调速器比采用传统的起动控制设备，节电效果非常明显。
3采用变频调速器与传统的起动设备现场测试比较
（1）针对4－72－11－16B矿用抽风机（配用电机功率为45kW），在不同负荷时，采用变频调速器与传统的起动设备，对电机的耗电进行现场测试，测试结果见表1。
表14－72－11－16B抽风机在不同控制方式时的耗电对比表
| 负荷率％ | 耗电比率％ | 变频器控制 | 传统起动控制 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 用电/kW | 总损失/kW | 用电/kW | 总损失/kW | ||
| 100 | 100 | 45.00 | 2.90 | 45.00 | 2.70 |
| 90 | 72.9 | 35.55 | 2.70 | 37.80 | 5.00 |
| 80 | 51.2 | 24.75 | 1.71 | 32.63 | 9.59 |
| 70 | 34.3 | 17.10 | 1.67 | 30.60 | 15.17 |
| 60 | 21.6 | 11.25 | 1.53 | 28.80 | 19.08 |
| 50 | 12.5 | 6.75 | 1.13 | 27.00 | 21.38 |
| 40 | 6.4 | 4.05 | 1.17 | 25.20 | 22.32 |
| 30 | 2.7 | 2.25 | 1.04 | 23.40 | 21.29 |
（2）针对不同型号的抽风机选择不同负荷率时，测试数据见表2（其功率值为抽风机所配电动机的功率）
表2对不同型号的抽风机在采用变频调速器后每月节省的电能
| 负荷率％ | 省电比率％ | 耗电比率％ | 配用电动机额定功率 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 7.5kW | 22kW | 45kW | 75kW | 132kW | |||
| K(千瓦.时/月） | |||||||
| 100 | 0 | 100 | |||||
| 90 | 27 | 73 | 1458 | 4277 | 8748 | 14580 | 25661 |
| 80 | 49 | 51 | 2646 | 7762 | 15876 | 26460 | 46570 |
| 75 | 60 | 40 | 3240 | 9804 | 19440 | 32400 | 57024 |
| 70 | 66 | 34 | 3546 | 10454 | 21386 | 35640 | 62726 |
| 65 | 72 | 28 | 3888 | 11405 | 23328 | 38880 | 68429 |
| 60 | 78 | 22 | 4212 | 12355 | 25272 | 42120 | 74131 |
| 50 | 87 | 13 | 4698 | 13781 | 28188 | 46980 | 82685 |
节省电费估算：
每月节省电能K=电动机额定输入功率×省电比率×24×30（kWh）
以型号为4－72－11－16B的抽风机为例，以前采用闸阀控制流量，平均负荷率为70％，采用变频调速器后，每月可节电21384kWh，节支21384×0.5=
10692元。购置一台SVF－753变频调速器费用大约25.0万元，投入使用后不到半年时间即可收回投资。因此该技术值得在矿井通风系统推广使用，并且可以在矿井的其它动力系统推广使用。
4采用变频器的优点
采用变频器不但可以节省电能，还有下述优点：
（1）取代闸阀流量控制，可以按负荷需要运转；
（2）电动机起动没有冲击电流；
（3）调低速度可以降低风机噪音及机械震动。低速时，电机的转矩加大，运转更稳定、不共振、温升低，可延长设备使用寿命；
（4）克服风机起动时产生反压的缺点。