變頻調(diào)速技術(shù)在礦用對旋軸流式通風(fēng)機(jī)的節(jié)能應(yīng)用與分析

1、變頻調(diào)速技術(shù)在礦用對旋軸流式通風(fēng)機(jī)的節(jié)能應(yīng)用與分析 摘 要：針對礦用對旋軸流式通風(fēng)機(jī)的工作特性，應(yīng)用異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速原理，通過分別改變兩臺電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)兩級動(dòng)葉干涉性調(diào)速的最佳流動(dòng)匹配，進(jìn)而對通風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況進(jìn)行隨機(jī)合理調(diào)節(jié)，滿足礦井風(fēng)量、負(fù)壓需求，減小通風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率，達(dá)到通風(fēng)機(jī)的最佳節(jié)能效果。 一、引言 主扇風(fēng)機(jī)是礦山企業(yè)為礦井送風(fēng)的一種主要設(shè)備。設(shè)備性能的優(yōu)劣，直接影響著礦井的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)行狀況。由于軸流式通風(fēng)機(jī)具有高效、高壓、低噪音，且土建安裝工程費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸被大中型礦山企業(yè)所采用。但由于傳統(tǒng)研發(fā)的局限性和設(shè)計(jì)、選型、調(diào)試等綜合管理等因素，致使礦山企業(yè)風(fēng)機(jī)類

2、設(shè)備效率低、能耗高、“大馬拉小車”的現(xiàn)象較為普遍存在。通過吸取前人對對旋軸流式通風(fēng)機(jī)的研究成果，結(jié)合變頻技術(shù)的特點(diǎn)，進(jìn)行了節(jié)能性應(yīng)用分析，僅供同行商榷。 二、對旋軸流式通風(fēng)機(jī)的發(fā)展和主要研究成果 礦用對旋軸流式通風(fēng)機(jī)屬葉輪機(jī)械。所謂“對旋”的概念，是指兩個(gè)葉輪以互為相反的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。它是依據(jù)一元相似理論和相關(guān)流體力學(xué)原理為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)和研發(fā)的。對旋軸流式葉輪機(jī)械的研究與應(yīng)用經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展過程，取得了豐碩成果。早在上個(gè)世紀(jì)三十年代，對旋軸流式通風(fēng)機(jī)已被人們所悉知。設(shè)置在ONERA(法國國家航空研究局)的大型風(fēng)洞，利用兩臺55000馬力的水輪機(jī)作為動(dòng)力所進(jìn)行的風(fēng)洞試驗(yàn)。得到了轉(zhuǎn)速在10024

3、0轉(zhuǎn)/分的綜合特性曲線。同時(shí)，相繼獲得了前置葉輪不同轉(zhuǎn)速的特性曲線和相對功率消耗曲線1。 二十世紀(jì)九十年代，我國對對旋軸流式通風(fēng)機(jī)的研究也十分活躍，其研究的重點(diǎn)主要是新型高效率、低噪音的優(yōu)化設(shè)計(jì)及流場計(jì)算分析等。隨著理論設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用的不斷深化，使我們找到了對旋軸流式通風(fēng)機(jī)兩級動(dòng)葉的風(fēng)壓特性、風(fēng)量特性和功率特性的氣能特性規(guī)律，具體成果如下： 1、對旋軸流式通風(fēng)機(jī)因?yàn)闆]有靜葉不存在靜葉損失2，因此其通風(fēng)效率比普通風(fēng)機(jī)要高。 2、對旋軸流式通風(fēng)機(jī)有較大的逆向送風(fēng)能力，其一般可達(dá)7080，而普通風(fēng)機(jī)的逆向送風(fēng)能力僅為3040。 3、根據(jù)不同的風(fēng)壓、風(fēng)量要求，對旋軸流式通風(fēng)機(jī)可采用前置葉輪、后置葉輪同

4、時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)；前置葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)，后置葉輪停止：后置葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)，前置葉輪停止。這三種運(yùn)行方式(但試驗(yàn)中后兩種運(yùn)行方式效率偏低，噪音也效高，一般不宜采用)大大拓寬了實(shí)際應(yīng)用范圍3。 4、對旋軸流式通風(fēng)機(jī)的壓力一風(fēng)量特性曲線較陡，因此較小的風(fēng)壓變化，即可得到較大的風(fēng)量變化，較好的滿足實(shí)際風(fēng)量的需求。 5、在實(shí)際應(yīng)用中，由于礦井管網(wǎng)特性的變化，致使對旋軸流式通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況逐漸偏離設(shè)計(jì)工況。通過對實(shí)際運(yùn)行中有關(guān)數(shù)據(jù)的分析得知：后置葉輪的氣動(dòng)負(fù)荷要比前置葉輪的氣動(dòng)負(fù)荷較大，且前置、后置兩級葉輪的功率特性也發(fā)生了相應(yīng)變化。6、在保持前、后兩級葉輪工況特性在高效區(qū)運(yùn)行的前提下，因?yàn)榍爸萌~輪為預(yù)扭型，后置葉輪為后扭型，前

5、置葉輪的風(fēng)壓一風(fēng)量特性相對于前置葉輪的風(fēng)壓一風(fēng)量特性較陡。因此，前置葉輪的安裝角度的變化主要影響風(fēng)機(jī)風(fēng)量特性的變化;后置葉輪安裝角度的變化主要影響風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性的變化。同理：在前置、后置兩級葉輪安裝角度(預(yù)設(shè))不變的情況下，前置葉輪轉(zhuǎn)速的變化主要影響對旋軸流式通風(fēng)機(jī)風(fēng)量特性的變化；后置葉輪轉(zhuǎn)速的變化主要影響對旋軸流式通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓特性的變化。其轉(zhuǎn)速比、功率比大致在1.071.68之間，也可獲得較大范圍的高效運(yùn)行區(qū)(約為10)。7、采用雙電機(jī)雙端驅(qū)動(dòng)方式，有利于根據(jù)礦井實(shí)際風(fēng)壓、風(fēng)量需求和礦井管網(wǎng)特性隨機(jī)進(jìn)行調(diào)整，使對旋軸流式通風(fēng)機(jī)能夠保持較為安全合理的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。綜上所述：對旋軸流式通風(fēng)機(jī)前置葉

6、輪和后置葉輪的結(jié)構(gòu)較為緊湊，但其驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)過程特性較為復(fù)雜。前置葉輪和后置葉輪合理的軸向間隙和徑向間隙，兩級葉輪轉(zhuǎn)速的最佳合理匹配，不僅影響到機(jī)器的噪音程度，同時(shí)還對對旋軸流式通風(fēng)機(jī)壓縮性、失速裕度、運(yùn)行效率，對旋級壓升、風(fēng)壓一風(fēng)量的綜合氣動(dòng)特性有著最關(guān)鍵的影響因素，這就為我們提供了探討和研究新的調(diào)速方式，改善綜合性能提供了較為可靠的理論依據(jù)。因此我們試想運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)對旋軸流式通風(fēng)機(jī)前置葉輪和后置葉輪進(jìn)行干涉性運(yùn)轉(zhuǎn)以求實(shí)現(xiàn)高效、合理、節(jié)能的運(yùn)行工況。三、變頻調(diào)速節(jié)能原理：1、異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速性能60f1P根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式；n= (1-s) （31)式中：n電機(jī)轉(zhuǎn)速

7、 s轉(zhuǎn)差率 p定子磁極對數(shù) f電源頻率由上述公式得知，在保持p、s不變的條件下，若均勻的改變電源頻率f，可以平滑的改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。對風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制屬于減少空氣動(dòng)力的節(jié)電方法。它同般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)量方法相比，有著明顯的節(jié)電效益。其節(jié)電原理見圖3-1。曲線(1)為風(fēng)機(jī)在恒速下風(fēng)壓一風(fēng)量(HQ)特性：曲線(2)為恒速下功率一風(fēng)量(NQ)特性；曲線(3)為礦井管網(wǎng)風(fēng)阻特性(風(fēng)門全開)。若風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)工作在(A)點(diǎn)效率最高，輸出風(fēng)量QI為100，此時(shí)軸功率N1與Q1、HI的乘積面積AHIOQ1成正比。根據(jù)工藝要求，當(dāng)風(fēng)量需由QI下降到Q2 (例如50風(fēng)量)時(shí)，如采用調(diào)節(jié)風(fēng)門方法，相當(dāng)于增加礦井

8、管網(wǎng)阻力，使礦井管網(wǎng)阻力特性變到曲線(4)，系統(tǒng)由原來工況點(diǎn)(A)移到新的工況點(diǎn)(B)進(jìn)行，由圖3-1可見，此時(shí)風(fēng)壓反而增加，而軸功率N2與面積BH20Q2成正比，減少不多。而如果采用變頻調(diào)速控制，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由N1降到N2，根據(jù)風(fēng)機(jī)參數(shù)的比例定律，畫出在轉(zhuǎn)速N2下的風(fēng)壓一風(fēng)量(HQ)特性，如曲線(5)所示，可見在滿足Q2的情況下，風(fēng)壓H：大幅度下降到H3，功率N3(相當(dāng)于面積CH30Q2)，隨著顯著減少，節(jié)省的功率損耗N=H×Q2與面積BH2H3C成正比，可見節(jié)能效果是十分顯著的。 2、調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的途經(jīng)。(1)、通過改變風(fēng)機(jī)的管網(wǎng)阻力特性來實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)風(fēng)量的調(diào)節(jié)如 圖32所示。 這種辦

9、法結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。相對節(jié)流調(diào)節(jié)風(fēng)量能減少節(jié)流損耗。但是， 隨機(jī)調(diào)節(jié)性能較差，費(fèi)工、費(fèi)時(shí)。 對于對旋軸流式風(fēng)機(jī)而言，目前國內(nèi)的風(fēng)機(jī)節(jié)風(fēng)機(jī)調(diào)整角度有效分格(風(fēng)葉角度)為五格，平均為2.5度一格，調(diào)整的適應(yīng)性較差，不能在滿足風(fēng)量需求的情況下達(dá)到應(yīng)有的節(jié)能效果和實(shí)現(xiàn)較高的風(fēng)機(jī)效率。(3)通過改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的調(diào)節(jié)。當(dāng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速改變時(shí)，其性能曲線的變化如圖34所示。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n1時(shí)，風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓-風(fēng)量曲線與管網(wǎng)特性曲線R1相交與M1點(diǎn)，其風(fēng)量一風(fēng)壓分別為Q1、H1。若工藝變更，需要的風(fēng)量為Q1可將風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到n2，風(fēng)機(jī)的性能曲線(HQ)相應(yīng)下降并與R1相交與M2點(diǎn)，此時(shí)風(fēng)量為Q2，風(fēng)壓為

10、H2，可將風(fēng)量風(fēng)壓下降，達(dá)到風(fēng)量調(diào)節(jié)作用。相對于節(jié)流調(diào)節(jié)而言當(dāng)風(fēng)量為Q2時(shí)是靠調(diào)節(jié)擋風(fēng)板來實(shí)現(xiàn)的。此時(shí)雖然風(fēng)量下降了，但風(fēng)壓相對于調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速而言，反而上升了。因而變速調(diào)節(jié)比節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)的風(fēng)壓要減小H=H1-H2。因此，在認(rèn)為效率不變時(shí)，相應(yīng)的主功率要減小P=Q·H102nTnF (Kw)，即變速調(diào)節(jié)比節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)風(fēng)機(jī)從電網(wǎng)吸收的功率要減少。因此，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)，無論是變流調(diào)節(jié)，或者是風(fēng)葉角度的調(diào)節(jié)其節(jié)能效果都不如變速調(diào)節(jié)的方式隨機(jī)、靈活有效。所以風(fēng)機(jī)變速調(diào)節(jié)的方式是最佳有效的節(jié)能調(diào)節(jié)方式。4、風(fēng)量、風(fēng)壓、轉(zhuǎn)速、功率的比例定律由流體力學(xué)和風(fēng)機(jī)比例定律得出風(fēng)機(jī)、風(fēng)量與轉(zhuǎn)速及軸功率的關(guān)系為：

11、式中： Q1、Q2風(fēng)量 P1、p2一一軸功率 N1、N2轉(zhuǎn)速 H1、H2風(fēng)壓 當(dāng)降低風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，流量也同比例下降，但功率卻以轉(zhuǎn)速的立方下降，其功率與轉(zhuǎn)速、壓力、流量、節(jié)電率等關(guān)系如下：見表(3-1)頻率（HZ）50454035轉(zhuǎn)速（%）100908070風(fēng)壓（%）100816449流量（%）100908070功率（%）10072.951.234.3節(jié)電率（%）027.148.865.7當(dāng)風(fēng)量減少，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，其功率降低很多。若風(fēng)量下降到80，轉(zhuǎn)速也下降到80時(shí)，則軸功率N約將下降到(0.8)3=512。如果風(fēng)量下降到35，轉(zhuǎn)速也下降70，則軸功率N約下降到(0.7)3=34.3，約節(jié)電6

12、5.7。 需要說明的是異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能，并不是著眼于電機(jī)本身的效率，雖然在很多調(diào)速方法中，電機(jī)的效率并未提高甚至降低，但由于轉(zhuǎn)速的降低，使電機(jī)與負(fù)載的機(jī)械特性配合適當(dāng)，能改變運(yùn)行的工作點(diǎn)，則可得到較好的整體節(jié)能效果。 因此，對風(fēng)機(jī)類機(jī)械采用調(diào)速控制方式來調(diào)節(jié)風(fēng)量(流量)，并通過對變頻器與電動(dòng)機(jī)組合的拖動(dòng)方式的負(fù)載特性、電壓、電流、轉(zhuǎn)矩及功率因數(shù)等相互關(guān)系的分析，所得出的結(jié)論是：變頻調(diào)速器在風(fēng)機(jī)類設(shè)備的推廣應(yīng)用，節(jié)約用電是一種有效的辦法，而且由于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，對電機(jī)的和機(jī)械部件降低磨損延長設(shè)備使用壽命都很有利。 四、變頻調(diào)速方法及容量的選擇 1、變頻調(diào)速技術(shù)是適用于所有風(fēng)機(jī)類的節(jié)能控制方法，在

13、對旋軸流式通風(fēng)機(jī)應(yīng)用則更能發(fā)揮其自身的節(jié)能優(yōu)勢。它是在礦井管網(wǎng)特性曲線不變時(shí)，采用分別改變或同時(shí)改變兩級葉輪電動(dòng)機(jī)的干涉性轉(zhuǎn)速來改變通風(fēng)機(jī)的綜合特性，從而改變它的工況點(diǎn)，達(dá)到改變風(fēng)量、風(fēng)壓目的，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，這也是與其它風(fēng)機(jī)類相比的重要區(qū)別。由于風(fēng)機(jī)的全壓、與轉(zhuǎn)速的平方成正比例，因此風(fēng)機(jī)的調(diào)速范圍不大，一般在2:1左右(實(shí)驗(yàn)中得知，對旋軸流式通風(fēng)機(jī)前置后置兩級葉輪的調(diào)速比大致為1.680:1:64.)。風(fēng)機(jī)變速運(yùn)行在于調(diào)節(jié)風(fēng)量、風(fēng)壓，因而對調(diào)速裝置的性能要求不是很高，只要能滿足正常運(yùn)行就可以了，就是慢幾轉(zhuǎn)或快幾轉(zhuǎn)都不會(huì)影響風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。因此調(diào)速方法適用性較為廣泛。 改用變頻調(diào)速電力傳動(dòng)系統(tǒng)，必然

14、增加投資并在運(yùn)行過程中增加消耗。為了取得最大經(jīng)濟(jì)效益，在選擇風(fēng)機(jī)調(diào)速方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)風(fēng)機(jī)的性能、礦井管網(wǎng)阻力特性狀況、容量大小、風(fēng)量變化幅度、調(diào)速裝置的效率高低、技術(shù)復(fù)雜程度、價(jià)格高低、維修難易程度，對電網(wǎng)影響等多種因素進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析比較，才能選擇較為適用的的變頻調(diào)速控制方法。 2、變頻調(diào)速方法及容量的選擇按一下順序進(jìn)行(1)、要按照礦井管網(wǎng)阻力特性和生產(chǎn)周期及階段風(fēng)量、風(fēng)壓需求參數(shù)進(jìn)行綜合分析。這個(gè)兩個(gè)參數(shù)必須經(jīng)過比較準(zhǔn)確的分析計(jì)算，無須給其“層層加碼”，使其裕度過大，目前，“大馬拉小車”的現(xiàn)象仍較為普遍。一般來說，最好使計(jì)算值與實(shí)際相差不超過10，這樣才可使風(fēng)機(jī)在高效區(qū)中運(yùn)行。 (2)

15、、系統(tǒng)影響因數(shù)的考慮 在計(jì)算通風(fēng)系統(tǒng)阻力選擇風(fēng)機(jī)時(shí)，與風(fēng)機(jī)出口連接的部件的阻力值，是在實(shí)驗(yàn)室中以均勻氣流模擬而進(jìn)行測定的而在實(shí)際運(yùn)行中，這些部件是處于不均勻氣流作用下，故實(shí)際阻力值往往大于測定值，同樣的風(fēng)機(jī)還有性能曲線的差異。美國空氣流動(dòng)與控制協(xié)會(huì)(AMCA)就為之進(jìn)行了大量的測試研究工作，提出了系統(tǒng)影響因數(shù)的概念，其定義為：是一種壓力損失因數(shù)，用以考慮風(fēng)機(jī)入口和出口障礙以及其它裝于系統(tǒng)中并對風(fēng)機(jī)性能有影響的部件所造成的風(fēng)機(jī)壓力損失。因此，在設(shè)計(jì)應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體情況充分考慮這些影響因素，并盡可能予以避免和減少，從而達(dá)到節(jié)能的目的。 (3)、根據(jù)高效、節(jié)能、低噪的主次選型 通常，對于功率大的風(fēng)

16、機(jī)要特別重視節(jié)能和高效，對于功率不大但用量多的風(fēng)機(jī)，選型時(shí)注意選高效型。值得注意的是選用了高效風(fēng)機(jī)并不等于就是節(jié)能，把變頻技術(shù)應(yīng)用于對旋軸流式通風(fēng)機(jī)也并不等于節(jié)能。還應(yīng)要看實(shí)際運(yùn)行中全部或大部分工況是否處于風(fēng)機(jī)性能曲線的最高效率點(diǎn)附近。而且同一臺高效風(fēng)機(jī)若調(diào)節(jié)方式不同，節(jié)能效果仍有很大差異。3、變頻器容量的選用根據(jù)規(guī)范要求和該風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況，在選用變頻調(diào)速傳動(dòng)技術(shù)改造時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1)、根據(jù)匹配電動(dòng)機(jī)容量和負(fù)荷特性選擇變頻器。凡4極以上電動(dòng)機(jī)選變頻器時(shí)，應(yīng)大一個(gè)規(guī)格；8極以上應(yīng)大于兩個(gè)規(guī)格。(即所配電動(dòng)機(jī)容量的115的備用系數(shù)) (2)、風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速運(yùn)行的節(jié)電效果主要與其風(fēng)量變化大小有

17、關(guān)。風(fēng)量在額定風(fēng)量90以上變化時(shí)，雖然節(jié)能效果不甚明顯，但柔性啟動(dòng)及變矩性負(fù)載特性的隨機(jī)調(diào)整，較為靈活，仍具有其優(yōu)點(diǎn)。 (3)、風(fēng)量變化經(jīng)常在額定風(fēng)量60以下的應(yīng)采用高效調(diào)速方式。(4)、在全風(fēng)量范圍變化的風(fēng)機(jī)采用調(diào)速裝置時(shí)，風(fēng)量在90以上時(shí)，必須具有工頻恒速運(yùn)行切換裝置。 (5)、為取得變頻調(diào)速節(jié)電的良好效果，調(diào)速裝置應(yīng)配有根據(jù)風(fēng)量變化的手動(dòng)控制裝置，當(dāng)風(fēng)量需要變化時(shí)，能按照給定的變化參數(shù)手動(dòng)地改變轉(zhuǎn)速，以期取得最好節(jié)電效果。 五、拖動(dòng)方案的選擇根據(jù)上述，對旋主流式通風(fēng)機(jī)的氣能特性、礦井管網(wǎng)特性和變頻調(diào)速技術(shù)的主要特點(diǎn)在合理選擇前置、后置風(fēng)葉安裝角度的同時(shí)，對風(fēng)機(jī)電機(jī)的拖動(dòng)方式案可作以下選擇

18、： 1、方案一 一拖二方式，即利用一臺合適容量的變頻器同時(shí)拖動(dòng)前置、后置兩級動(dòng)葉風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)(如圖5-1) 優(yōu)點(diǎn)：電控設(shè)備投資較方案二低，可節(jié)約變頻設(shè)備投資。缺點(diǎn)：由于變頻自身的特點(diǎn)，必須使前置、后置葉輪電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，因此，啟動(dòng)電流較大，要求變頻器容量選擇要>兩臺電機(jī)。容量的總和乘以相應(yīng)的備用系數(shù)。2、方案二一拖一方式即：利用兩臺變頻器分別拖動(dòng)前置、后置葉輪電動(dòng)機(jī)，如圖52：優(yōu)點(diǎn)：前置、后置葉輪電動(dòng)機(jī)分別由兩臺變頻器拖動(dòng)?？蓪?shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)風(fēng)壓、風(fēng)量的隨機(jī)調(diào)整、以適應(yīng)礦井在生產(chǎn)管理過程中風(fēng)壓、風(fēng)量需求，及適應(yīng)礦井管網(wǎng)特性的變化，達(dá)到兩級動(dòng)葉合理最佳匹配，使風(fēng)機(jī)能夠經(jīng)常保持在高效區(qū)運(yùn)行，達(dá)到較好

19、的節(jié)能效果。 缺點(diǎn)：變頻設(shè)備前期投資費(fèi)用較高，在控制上也要求兩級電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)。 在選擇拖動(dòng)方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)和礦井管網(wǎng)特性曲線，節(jié)電效果、投資回收期等多種因素綜合考慮。 六、節(jié)電效果的計(jì)算 以往，我國在計(jì)算節(jié)電工程投資效果時(shí)，通常采用投資回收年限法。投資以工程完成后的收益的形式回收，所需要的年限，稱為投資回收年限。當(dāng)投資回收年限小于或等于某一規(guī)定年限時(shí)，則認(rèn)為該工程在經(jīng)濟(jì)上是合理的，否則是不可取的。 投資效果計(jì)算方法 1、投資回收期限計(jì)算公式T=C/L=C/(L2-L1)=C/(A-S) (6-1) 式中 T投資回收期限(年) C實(shí)現(xiàn)節(jié)電措施所需的投資(元年)，包括用于建筑、購置

20、各種設(shè)備、安裝及管理等費(fèi)用； L實(shí)現(xiàn)節(jié)電措施后的年節(jié)電效益(元年)： L1實(shí)現(xiàn)節(jié)電措施前的年收益(元年)； L2實(shí)現(xiàn)節(jié)電措施后的年收益(元年)； A年節(jié)電總量(kW·h)年： 電價(jià)元(kW·h)： S節(jié)電工程投入后的年維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用(元年)。 用節(jié)能產(chǎn)品更換老產(chǎn)品的資金回收期限，應(yīng)按下式計(jì)算 T=(C-d)/L (62) 式中 C購置節(jié)能產(chǎn)品費(fèi)用(元)； d老產(chǎn)品報(bào)廢后的回收資金(元)： L更換后年節(jié)電效益(元年)。 一般認(rèn)為，當(dāng)T1/22/3節(jié)能產(chǎn)品壽命周期時(shí)，在經(jīng)濟(jì)上合理的，否則不可取。2、工序能耗計(jì)算法K=1×106·P/3600·Q

21、83;HKWh·(Mm3pa)-1式中：k通風(fēng)用電單耗(按照原煤炭部規(guī)定，通風(fēng)用電單耗應(yīng)<0.44的標(biāo)準(zhǔn))P電動(dòng)機(jī)的輸出功率(kW)Q通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量(m3/s)-1)H主扇風(fēng)機(jī)全壓(Pa)應(yīng)該說明的是：衡量通風(fēng)用電單耗標(biāo)準(zhǔn)是以綜合指標(biāo)確定的，除了電器節(jié)能外，還有礦井管網(wǎng)阻力特性狀況條件，內(nèi)、外漏風(fēng)率等綜合管理因素。七、變頻技術(shù)在FBDN018型通風(fēng)機(jī)的應(yīng)用與分析1、2007年5月，我們首次在國內(nèi)把變頻技術(shù)應(yīng)用于義煤曹窯煤礦FBCDZN018型通風(fēng)機(jī)，并經(jīng)河南煤礦安全監(jiān)察局安檢中心、河南理工大學(xué)安檢中心聯(lián)合對該通風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)應(yīng)用節(jié)能及效果檢測并提出了檢驗(yàn)報(bào)告，以下簡稱檢驗(yàn)報(bào)告表71

22、(2x110Kw)2、通過對以上實(shí)測數(shù)據(jù)的分析初步得出： (1)對旋軸流式通風(fēng)機(jī)的壓力一風(fēng)量特性曲線較陡，因此較小的風(fēng)壓變化，即可得到較大的風(fēng)量變化，較好的滿足礦井通風(fēng)需求。 (2) 在合理工況情況下前置動(dòng)葉、后置動(dòng)葉同時(shí)調(diào)頻變速，在兩級動(dòng)葉轉(zhuǎn)速相同的情況下，節(jié)能效果最為明顯。 (3)礦用對旋軸流式通風(fēng)機(jī)應(yīng)用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的節(jié)能效果，根據(jù)礦井通風(fēng)管網(wǎng)特性和實(shí)際需求風(fēng)量大約在15一47之間。初步結(jié)論：變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于對旋軸流式通風(fēng)機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)兩級動(dòng)葉最佳流動(dòng)合理匹配，實(shí)現(xiàn)隨機(jī)調(diào)整工況、滿足礦井風(fēng)量負(fù)壓需求。它是在生產(chǎn)礦井管網(wǎng)特性發(fā)生一定變化時(shí)，采用分別改變或同時(shí)改變兩級動(dòng)葉電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來改變通風(fēng)

23、機(jī)的綜合氣動(dòng)特性，從而改變它的工作工況，達(dá)到改變風(fēng)量、風(fēng)壓目的，實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行及產(chǎn)生較好的節(jié)能效果。八、我國煤礦企業(yè)主要通風(fēng)機(jī)的使用現(xiàn)狀：1、據(jù)統(tǒng)計(jì)目前我國重點(diǎn)煤礦企業(yè)主要通風(fēng)機(jī)的能耗為礦井綜合能耗的17一25。通過有關(guān)部門對30個(gè)煤礦企業(yè)統(tǒng)計(jì)，如使用70B2型系列軸流式通風(fēng)機(jī)占風(fēng)機(jī)總量的49，2002年國有重點(diǎn)煤礦通風(fēng)機(jī)總量為1486臺，平均通風(fēng)效率4560不足50，平均效率在60以工僅為2。盡管近幾年通過更新改造，對選軸流式風(fēng)機(jī)的使用占有相當(dāng)比例，但是，煤礦企業(yè)通風(fēng)機(jī)存在效率、低能耗高、“大馬拉小車”的現(xiàn)象仍較為普遍。一般情況下，采用風(fēng)門調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)，在兩者偏離10時(shí)效率下降8左右：偏離20時(shí)

24、，效率下降20左右，而偏離30時(shí)，效率則下降30以上。如表1所示表81富裕量對風(fēng)機(jī)效率的影響富裕度（%）風(fēng)機(jī)效率（%）085107720663054上述數(shù)據(jù)顯示，可見風(fēng)機(jī)運(yùn)行風(fēng)壓、風(fēng)量富裕量偏離最佳工況對風(fēng)機(jī)效率將產(chǎn)生較大影響。2、我國風(fēng)機(jī)類設(shè)備的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式(直接啟動(dòng)，降壓啟動(dòng)等)都將產(chǎn)生較大的沖擊負(fù)載，對系統(tǒng)電網(wǎng)的沖擊較為明顯，使系統(tǒng)電網(wǎng)的供電質(zhì)量及系統(tǒng)內(nèi)的終端電器設(shè)備都受到了不同程度的影響。按照規(guī)程要求，主扇風(fēng)機(jī)要定期倒換運(yùn)行。因此，頻繁的設(shè)備啟動(dòng)或停止所產(chǎn)生的單軸軸轉(zhuǎn)現(xiàn)象，使風(fēng)機(jī)產(chǎn)生較大的機(jī)械振動(dòng)應(yīng)力，以上這些都嚴(yán)重的影響到電動(dòng)機(jī)及其機(jī)械設(shè)備的使用壽命。3、我國的主扇風(fēng)機(jī)多數(shù)是依靠人工

25、調(diào)節(jié)擋板進(jìn)行風(fēng)壓、風(fēng)量調(diào)節(jié)的，不具備風(fēng)壓、風(fēng)量自動(dòng)適時(shí)調(diào)節(jié)功能，費(fèi)力費(fèi)時(shí)自動(dòng)化程度較低，不僅對正常安全生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響，同時(shí)能耗較高。4、在礦井基建設(shè)計(jì)過程中，所選取的通風(fēng)設(shè)備都是按礦井最大生產(chǎn)能力所需風(fēng)量，加備用系數(shù)進(jìn)行選型的。因此，從設(shè)計(jì)、選型及設(shè)備購置，其層層加碼，實(shí)際在用風(fēng)機(jī)與礦井管網(wǎng)特性匹配較差，富裕度過大、而導(dǎo)致綜合能耗較高。5、在礦井開采過程中，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)生變化，例如投產(chǎn)初期，通風(fēng)距離短，網(wǎng)絡(luò)比較簡單，需求風(fēng)量也較少；但到中期通風(fēng)距離較長，網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜，產(chǎn)量也較高，需要增加風(fēng)量；到了礦井末期，網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜，但產(chǎn)量又趨減少，需要風(fēng)量也相應(yīng)減少。又如礦井新采區(qū)投產(chǎn)或關(guān)閉老采區(qū)，這

26、些都會(huì)引起礦井通風(fēng)管網(wǎng)特性的不斷變化，因此通風(fēng)設(shè)備應(yīng)充分應(yīng)用變頻調(diào)速這一技術(shù)優(yōu)勢特點(diǎn)，能夠具有較為寬廣的隨機(jī)可調(diào)節(jié)功能和較好的節(jié)能效果。6、隨著我國礦山企業(yè)朝著高產(chǎn)、高效方向的快速發(fā)展和資源整合的形勢需要，礦用風(fēng)機(jī)也隨之需要大風(fēng)量、高效率、高風(fēng)壓方向發(fā)展。同時(shí)，對旋軸流式通風(fēng)機(jī)又具有高效、高壓、大風(fēng)量的技術(shù)優(yōu)勢。近幾年對旋軸流式通風(fēng)機(jī)在我國大中型礦井中將得到廣泛應(yīng)用。因此變頻調(diào)速在礦井主扇風(fēng)機(jī)的應(yīng)用就更能夠發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢。九、我國關(guān)于能源節(jié)約政策(摘抄)1、我國十一五規(guī)劃提出：“單位國內(nèi)生產(chǎn)總產(chǎn)值能源消耗降低2 0左右(摘抄自中華人民共和國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要第一篇第三章第三條9頁)。這就是說自2006年 開始，每年國內(nèi)單位生產(chǎn)