矿井通风机节能调节与技术管理

郑祥呈 王 磊

（山东华联矿业股份有限公司卧虎山矿，山东 淄博 256119）

1 通风状况

卧虎山矿通风系统中，中央出风井位于矿区中部，井口标高+220m水平，副井及南翼风井进风，标高分别为+280m水平及+180m水平，进、出风井高差大，自然风压受季节变化影响大。随地下开采生产不同时期的变化，井下需风量也不断变化，若采用非变频控制，风机功率较高，电能消耗较大。基于以上原因，我矿对井下通风系统进行优化。

2 系统优化

2.1 我矿将原初步设计中的中央出风井集中抽出式通风方式改为（工作面局部通风、总回风巷接力回风、回风井口集中抽出）三级接力式通风方式，通风机总功率由900kW减至565kW。此通风方式的优点是，降低了通风机总功率，并减少了通风风路的漏风。

2.2 在第二、三级通风机机站安装变频器，通过控制通风机输入端电压频率，从而改变通风机电机转速，通风机叶轮转速，进而改变通风机输出风量，达到随开采生产时期变化而变化的目的。

图1

2.3 在第二、三级通风机机站安装远程控制系统，即安装检测风机进、出口压差、风机风量、电机电流、电机电压的现场仪表，带现场控制箱并配有现场S7-200远程控制模板，能远程通讯至主控室PLC。通过此远程控制系统，操作人员能根据监测数据远程手动调节通风机输出风量，亦可让PLC自动调节。

3 节能原理

卧虎山矿通风系统中，进、出风井高差大，自然风压受季节变化影响大，针对自然风压的变化进行适时调节，能够节省电能，降低运行成本。

3.1 自然通风原理

进风井筒与回风井筒空气存在温度差，气温低处的空气密度比气温高处的空气密度大，使得不同地方的相同高度空气柱重量不等，从而使风流发生流动，形成了自然通风现象。我们把这个空气柱的重量差称为自然风压HN。HN=Zg（ρ1-ρ2）。

由于卧虎山矿进、出风井 井口标高相差最大60m左右，高差较大，综合各项数据计算得冬季进、出风井间的自然风压在160Pa左右，且为正风压，自然风流与系统流向相同，因此可适当调节风机转速，降低风机出口风压仍能保证足够的供风量，满足井下生产的需求。

图2 原工况点下工作曲线

图3 新工况点下工作曲线

3.2 调节原理

每一台通风机，在额定转速的条件下，对应于一定的风量，就有一定的风压、功率和效率，风量如果变动，其它三者也随之改变。表示通风机的风压、功率和效率随风量变化而变化的关系曲线，称为通风机的个体特性曲线。

根据电机转速与频率公式：n=60f/p可知，当输入电压频率降低时，电机转速成正比例降低，由公式

可知，转速降低，导致通风机风量降低、风压降低，达到节能的目的。通风机的特性曲线随之发生改变，通风机在新工况点下稳定工作，以K40-6-NO.21/200型轴流式通风机为例，具体如图3：

3.3 节能计算

已知f0=50Hz， n0=740r/min，原工况点下的工作参数：H0=1000Pa ，Q0=100m3/s，新工况点下的工作参数：H =800Pa ，Q =89.4100m3/s ， 根据 公 式Nt=HtQ×103，N =Nt/ηt=HtQ/（1000ηt）得N0=N0/η0=H0Q/（1000η0）=108.7kW，N =N/η=HQ/（1000η）=77.7kW

以冬季稳定自然风压时间为45天计算，一年内节约电能为 W =31×24×45=33480kWh ，以最低电价计算电费得33480×0.5=16740元。

矿山服务年限为30年，16740×30=502200元，累计节约成本约50余万元。

另外，矿山开采初期及末期，矿井需风量要小于矿井全负荷生产时的需风量，因此，在满足生产需要的前提下，适当降低通风机供风量，也可达到降低运行成本的目的。

4 管理措施

4.1 生产调度监督管理

第二、三级通风机的运行状况能实时反映在生产调度中心控制计算机上，值班人员随时观察各通风机的各项运行参数变化情况（风压、风速、温度），当运行参数超出正常范围时，系统就会发出警报，提醒操作人员进行调节、修正。

4.2 现场风量实测

主要由通风技术员定期对各测风地点进行风速、风量检测，并形成记录，保证各通风巷道和用风地点有足够的风量。

4.3 远程风量调节

通过现场实测数据与检测数据进行对比，从而对测控系统的相关参数进行修正，保证通风机准确运行。同时，亦可根据季节变化，适时调节通风机的转速，控制通风机输出风量，达到节能的目的。

4.4 定期巡查维护

主要由各现场操作工人（风筒工、测风工、测尘工、通风设施工等）进行，重点针对随时变化地点如采场、掘进工作面等的通风设施、风量变化进行检查、调节和维护。

定期对通风机检测仪器、仪表的检查、维护和校验，使得检测数据更加准确，运行稳定、灵敏。并加强设备的更新换代，保障通风检测、控制系统的高效、稳定运行。

通过我矿对井下通风系统的优化和节能调节，使得整个系统高效、稳定运行，实现了节能降耗的目的，提高了我矿经济效益。在整个过程中，实践了通风理论知识，总结了很多矿井通风管理经验，收获颇丰。

[1]张国枢.通风安全学[M].徐州:中国矿业大学出版社，2000.

[2]刘银志.长距离大断面掘进巷道的通风安全管理[J].中国煤炭，2003（11）.

[3]朱宏，李中华，李继平 浅析煤矿通风系统优化改造技术的应用[J].煤炭工程，2008.

[4]杜均新 高压变频器在煤矿主通风机上的应用[J].煤矿机械，2008（04）.