摘要：煤矿井下通风系统中通风电机的控制和稳定运行是确保井下具有安全生产作业环境的重要保障性基础。为解决原有通风系统中风机电机运行中存在的电能浪费严重、起动冲击较大、综合使用寿命较短等问题，针对大型煤矿井下通风系统2台220kW风机的现场通风要求,提出了将风机电机控制方式由常规直接起动，改变为以变频器和PLC为控制核心的变频调速节能控制方案。从运行数据统计分析结果表明，通风电机采用变频调速节能控制方案，达到了节能改造性能要求，实时平滑调控和节能效果均十分明显。
关键词：煤矿；通风系统；变频调速；节能改造
        在矿井作业面上，需要大量的通风设备确保作业面上高效稳定的进行煤炭开采。通过大量研究和实践工作可知，交流通风电机采用变频调速技术升级改造后其通常可以获得35%~60%左右的节电效益。在煤矿开采过程中，随井下开采和掘进的不断延伸，矿井巷道也变得越来越长，为了满足井下通风需求，需要增加通风风机的功率容量，这样大功率电机直接起动对煤矿配电网冲击非常大，加上井下作业面需求风量波动较大，常规继电器直接控制方式会导致大量电能资源浪费。因此，结合煤矿井下通风系统的实际情况，采取变频调速技术对原电机控制系统进行技术升级改造，就显得非常有工程实践应用研究意义[1]。
1 电机变频调速节能控制原理
        在变频调速控制系统中，风机电机控制系统在从煤矿配电网系统中获得频率为50Hz的交流电源后，就会通过PLC控制器发出对应命令，经变频器内部整流电路、滤波电流等相关电路转换成直流电源后，再经变频器控制单元的直流逆变电路转换成频率f和电压U均满足电机实时调控需要的交流电源，直接供给电机拖动系统中提供动力，经电机拖动系统转换输出所需的转矩，实现对通风风机电机拖动系统的动态变频调节控制。对于风机电机拖动系统而言，根据整个拖动系统需求侧需风量的动态波动变化，通过PLC控制器和变频器组成变频调速控制系统中的相关功能单元的动态调节，来优化风机电机的实时调节运行的工况曲线，达到节能降耗动态调控的目的。风机电机节能经济运行工况曲线，具体详见图1所示： 

图1 风机电机节能经济运行工况曲线
图1中可以直观看出，风机电机在正常运行时，其额定运行工况点处于A点，当用户需求风量随负荷波动从 降低到 的过程中，如采用常规阀门静态调节控制，则整个风机拖动系统的通风管网自身所具备的管阻特性将会从 （阀门全开）向 （阀门关小）方向进行实时调节，对应工况点将会从A点调到B点，整个调节过程中功率由OQ1AH1变为OQ2BH2′,变化较小,但电机电能转换功率(效率)却随之降低非常多。另外,风机电机运行工况的突然从A点跃变到B点,将会给整个供水(供气)管网带来非常大的冲击,会影响到需求侧的风量的正常供应,影响用户安全可靠、节能经济的正常高效生产。
2 井下通风系统变频调速节能改造效益分析
2.1 电机变频调速节能改造方案
        一大型煤矿井下通风系统中共采用2台通风机组，其进口温度为23℃，进口压力为98.15KPa，升压为71KPa，轴功率为209KW，配置异步电动机型号为Y355M1-2-220KW/380V F级 IP55，功率为220kW。按照“最小改动、最大可靠性、最优经济性”等改造原则，对煤矿井下通风电机拖动系统进行技术升级改造。决定采用基于PLC与变频器的变频调速控制对煤矿井下通风电机拖动系统进行技术升级改造，为了分析改造经济效益，决定1#风机采用变频调速运行方式，2#风机采取工频运行方式。
2.2 电机拖动系统变频调速升级改造节能效益分析
在各项运行技术指标和环境均相同情况下，1#风机电机相比2#风机电机其调节运行工况性能要更加平滑稳定，平均运行电流降低到321A，比工频运行额定电流的414A，要直接降低93A，理论节电效率为： ，实际节电效率为37%，节能节电效果十分明显。
3 结束语
        通过以上风机电机变频调速节能控制原理与实际改造节能效益分析,得出在煤矿井下通风系统节能升级改造工程中,采用以变频器和PLC为核心的变频调速节能控制技术,不仅可以节约的电能能源，同时还可以提高整个通风系统自动化平滑稳定调控性能，减轻劳动强度，降低电机直接起动对煤矿配电网的冲击，提高通风电机拖动系统综合使用寿命，具有非常显著的节能降耗效果，是煤矿井下通风系统节能技术升级改造的有效途径。
参考文献
[1] 胡晓东，王建.煤矿电机车变频调速系统设计与实现[J].煤矿机械，2007,28（02）：16-18.
[2] 王新亭,李庆红.变频调速技术在风机水泵节能改造中的应用 [J].自河南工程学院学报(自然科学版),2010,22(03):20-22.