变频调速在风机和泵类负载上的应用具有显著的节能效果，并且具有无冲击启动和软停机的优良控制特性，因此变频器首先在冶金、电力、石化、供热和民用风机水泵的控制领域得到广泛的应用。

      由于煤矿生产的特殊环境和安全上的特殊要求，变频器在煤矿的应用起步比较晚。随着我国市场经济的深入发展，煤矿的增产、降耗、提效被提到了重要地位，设备节能改造势在必行。变频调速在煤矿井上固定机械和采煤机上也有了一定的应用并取得了较好的效果。

  2 变频调速在主扇风机上的应用

      2.1 矿井通风设备与风机节能原理概述

      煤矿主扇风机按结构分为轴流式和离心式;

      风机是保障煤矿安全的主要通风机械，365天昼夜运转。矿井主扇风机一般配备两套，一台工作一台备用;根据矿井的规模，主扇风机的配用功率从数十kW至数百kW。功率315kW以下的，一般选用380V低压电动机;

      功率大于315kW的，多选用6kV高压电动机。主扇风机安装在地面，可以选用通用电气设备。

 

       矿井主扇风机的额定通风能力(风量、风压)是根据设计计算的矿井末期的通风阻力和达产时的风量确定。在矿井投产初期，风机的富裕能力是比较大的;

      为了达到生产需要的风量和风速，过去通常的做法是关小风门挡板，人为的增加通风阻力改变主扇风机的运行工况来调节风量。风机排风量特性曲线见图1所示;当风机以额定转速运行时，风机的排风量和风压按特性曲线1变化，并与风门全开时的巷道(管网)阻力曲线2相交于额定工况点N，风机的排风量为Qn、压头为Hn;

      在煤矿投产初期，由于开拓量小巷道短通风阻力小，如果按额定工况通风，将造成采煤工作面风速超限并引起煤尘飞扬，影响采煤面的工作和安全。一般采取关小风门挡板增大通风管网阻力使风机工况点移至E点。这时矿井的排风量减少为Qe，产生的压头为He。如果采用降低风机转速调节风量，风机将按特性曲线4运行并与曲线2在产生需要风量Qe，风门全开的管网曲线2相交于工况C点。

根据风机和水泵的相似定律，风机的风量、转速与功率有下式成立;

     

理论分析和实测都证明用人为增加通风阻力(关小闸门)的方法调节风量会造成电能的浪费，是不可取的。采用改变风机转速的方法调节风量不但节能效益显著，而且还有减少机械磨损延长机械使用寿命的效果。

 2.2 选用变频器的要求

      煤矿主扇风机如何选用变频器？首先要考虑的是风机在现在的运行工况下，是否还有节能潜力，如果现在运行时风门挡板已经接近全部打开，才能满足矿井需要的风量，这台风机也就没有安装变频器的必要，反之，可以考虑选用变频器;风机属于平方转矩类负载，应选用适合于风机水泵使用的通用型变频器。一般根据主扇风机的额定电流选用变频器;变频器的电压等级应符合电源与电动机的额定电压要求，额定输出电流大于扇风机电机的额定电流;另外要注意变频器经常运行的频率不能太低，防止电动机温升过高。同时，要选用正规厂家、经过运行证明质量可靠、售后服务好的产品。

2.3 变频器应用举例

      黑龙江省某煤矿四井主扇风机为4-72-11N016B，配套电动机JO2-92-6型75kW 380V;

      实测总排风H1=1931Pa。总入风量Q1=64800m3/h，n1=710r/min用闸门调节风量;按煤矿生产安全规程要求的配风量Q2=50400m3/s，H2=1171Pa，根据相似定律求出调速后风机转速n2=552r/min;

      风机皮带传动减速比i=0.73，求出调速后电动机转速n3=756r/min，再求出变频器输出频率为39Hz。电动机轴功率35kW。

根据风机配电动机功率选用ABB公司产品变频器一台;变频器驱动一台风机，备用风机仍然由工频拖动。

扇风机变频改造后运行稳定。经运行测试表明，通风系统各项指标符合安全规程要求;月节约电量10800kWh，年节约电量129600kWh;按电价0.64元/kWh计算，年节约电费8.3万元;投资回收期1.9年。