摘 要：风机的应用范围十分广泛，在很多工业领域都有应用，在煤矿生产中风机也是必不可少的，并发挥重要作用。本文介绍了矿山风机的能源消耗问题以及风机目前存在的主要缺陷，并在此基础上对其进行改进，达到节能的效果，这个过程主要是借鉴了变频调速节能原理，并与已有的节能技术进行比较，突出变频调速技能的优势所在，能够为相关企业对风机进行节能改造提供合理的理论依据，提高企业的经济效益。
关键词：风机节能技术;变频调速节能;分析应用
在进行煤矿产业通风时，风机耗电比重非常大，甚至有可能达到40%以上，造成了大量能源的浪费，耗电的同时也加大了企业的生产负担，不利于企业的长久发展。而且国家的能源资源有限，风机能源浪费也符合节能减排要求，阻碍了国家节能战略的步伐，因此实现风机的节能改造刻不容缓，通过节能改造可以有效的降低企业的生产成本，减少或者避免资源的浪费，提高企业的竞争力，促进企业的长久发展。
1 风机应用中存在的问题
1.1 存在严重的资源浪费
经过大量的实地考察与统计，在我国所使用的风机中，能源浪费现象十分明显，效率十分的低下。通常来讲，在进行风机选择时，应当根据其最大风量和风压裕度来进行选择，但是风机的型号和系列通常很难正好满足实际需求，而又为了保证风机正常工作，选取的风机型号一般偏大，超过正常需求的20%到30%左右，造成资源浪费。
1.2 风机使用不规范
就我国的电机装机量而言，各类机械与风机配套的电机占据了其中的绝大部分，并且风机在实际使用过程中存在很明显的“大材小用”的现象，为了控制这种状况，通常需要人力来对风机的风压和流量进行调节（调节档板或出口风门的开度等），这往往会给风机增加额外的消耗，不仅需要对管道阻力进行克服，还需要克服风门和挡板施加的阻力，产生能源浪费问题。这种调节方法在浪费能源的同时，调节的精度通常也不容易控制，不够准确，不利于风机的节能，不适合工业生产要求，很快就会被这个快速发展的社会所淘汰。
2 风机中采取的主要节能措施
在对风机进行选型和配套时，一定要保证选择的合理性。为了适合生产工艺要求，一定要尽量选择合适的额定风量和工作压力，保证风机高效率运转，延长风机的使用寿命。在进行选型时，如果选型过大，风机的运行效率就会大大折扣，对能源造成极大的浪费。选型时需要考虑到风机型号与规格是否合适，相对应选择的电机功率是否满足风机正常功率的需求，差别是否过大，控制好电机的负载率。
调速方式并不是单一的，要学会多种调速方式灵活使用，减少节流过程的能源损失。通常来说，很难做到对管网阻力进行精确计算，通常误差很大，通过计算得到的压力和流量不能能满足正常施工的要求，或者风机和电机的规格不能正好匹配工作需求，应尽量选择高功率、大型号规格，这很容易导致风机的额定流量超过正常工作所需的流量，额定压力超过正常工作所需的压力，而采用节流方式可以有效地缓解这种现象，减少能源的损失。没采用节流方式时至少多浪费了20%的能源，因此采用节流方式的效果不言而喻。
3 风机调频节能的基本方法
3.1 电力电子变压变频原理
变频器在进行电量变换时，主要是通过以下两种方式：一种是改变用电设备的供电频率;另一种是改变负载的供电电压。主要是涉及到变频、调压的基本原理与方法。其基本原理如下：为了消除谐波和电网的影響，通常在输入级进行滤波，过滤掉不必要的输入，然后通过压敏电阻除去尖峰脉冲，实现对后级变频单元的保护;通过整流、滤波、逆变等来改变输出频率和电压，实现无级调速。
3.2 改变风机流量以及压力
在进行风机调速时，主要是改变风机的流量和压力，并且随着周围环境的变化而变化，会需要人力来进行干预，因此这个过程就被称为调节。通常来讲，这种周围环境的变化是一个持续的过程，而对风机调节以后，其性能并不是一成不变的且时间相对较短，对此在实际工况中进行调节时对相关工作人员的技术能力水平有着很高的要求。在对风机进行调速时，其基本原理是通过相关操作以后实现对风机本身特性的改变或者是对其外部管网特性进行改变，某些特殊情况下需要对这两特性都进行改变，以更好地适应实际工况。控制风量的方法主要有以下两种：对风机的恒速进行调节;对风机的调速进行调节。
3.3 控制风机转速
通常来说风机的转速越大，其产生的风机流速也就越大;风机的转速越大，其产生的风压也就越大，但是需要注意风机风压是与风机转速的平方为正比关系，由此可知只要改变风机转速，风机风压和风机流量也会同时跟着变化，并且二者变化的趋势一致。在进行风机调速时，想要有一个大的调节范围并且能够有效地较少能源浪费现象，推荐选用转速调节的方法。当需要对电机进行调速时，可供选择的方法有很多，多次实践证明变频调速是一种很好的调速方法，变频调速的优势主要是在于它可以进行无级调速，可以很好地控制恒定流量和恒定风压。变频调速的相关公式为：n=60f（1-s）/p。其中n为异步电动机的转速，f为电源频率，s为转差率，p为电机磁极对数。可以通过调节电源频率f来实现对电动机转速的控制，进而达到所需的流量和风压。
3.4 依据具体情况选择合适的风频
长时间使用中，风机风量的变化也很大，为了能够有效的达到节电的目标，需要选好风机的调速方式。如果所使用的调速方法易于操作但是工作效率不高，这种调速方法投资小但是维持设备正常运转所需的费用高;如果选用操作复杂并且工作效率高的调速方法结果（下转第112页）（上接第110页）恰恰相反。为了节约能源，为了企业的长远发展，应该选用工作效率高的方式，虽然初期的投资可能很高，但是选用合理的调速方法，能够有效的节约能源，节能方面所产生的经济效益通常在几年内就可以得到回收。在对风机进行调速时，主要是通过减少空气动力来达到节电的目的，其节电效果相比传统的通过对风门进行调节来控制风量的方法有着明显的改进。大量的实践和理论表明，采用变频调速控制可以很好地满足需要大幅度调节流量的风机，在满足生产工艺要求的同时，又能够有效的实现节能，是一种最优方案。
4 风机节能技术的发展趋势
现在的风机节能主要是通过改良制造技术，引入新工艺和材料技术得到新的成果。对风机上的叶轮、蜗壳等进行改良，提高通风机的整体工作效率。比如在大型离心通风机中选用大直径且相对窄宽度的叶轮，可以显著提高风机的工作效率，甚至工作效率可以达到90%以上，真正做到低能耗。在进行风机节能时，充分利用已有的先进技术，根据实际工况选择合适的矿井通风方式，构建一个完善的井下通风系统，做好井下井控工作，及时发现漏风和循环风等不利开展工作的情况并及时改变风机的转速，改变风速的过程中辅以变频技术及PLC控制相关技术，保障风机的正常工作，实现井下安全通风。
5 结束语
综上所述，想要实现调速控制有很多的方法可以选择，在进行具体选择时一定要考虑实际情况，在经济性、维护保养等方面进行综合考虑，做出正确合理的选择。同时，使用变频调速可以降低对电网系统的冲击（主要通过降低风机启动），对风机起到一个保护作用，延长风机的使用寿命，保证风机系统的平稳运行。通过将变频调速引入到风机节能中效果明显，能够很好的缓解能源浪费的现象。近些年来，相关部门不断对变频调速技术进行推广，将其应用到许多工业领域中，取得了显著的效果和收益，促进了风机技术的发展。
参考文献：
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[2]丁辉，贾民，吕亮.矿山风机节能技术的应用与分析[J].山东工业技术，2015（15）：38.
[3]周龙德.金属矿山通风机节能的途径和方法[J].现代矿业，2010（10）10：65-67.
作者简介：
窦欣龙，男，山西省阳泉市人，本科，太原理工大学，助理工程师，主要研究方向井上机电，就职于阳泉煤业集团长沟煤矿有限责任公司。