深部開采通風(fēng)主風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速與網(wǎng)路匹配研究及節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用袁梅芳（湖南有色冶金勞動(dòng)保護(hù)研究院，湖南長沙文章根據(jù)開采深度不同，研宄阻力大小變化，通過調(diào)整主風(fēng)機(jī)的電機(jī)頻率、轉(zhuǎn)速與通風(fēng)網(wǎng)路匹配，同時(shí)也隨著產(chǎn)量、井下作業(yè)時(shí)段調(diào)整，從而達(dá)到通風(fēng)和節(jié)能的目的。

　　隨著礦產(chǎn)資源的開發(fā)，進(jìn)入深部開采的礦山越來越多。國內(nèi)大部分有色金屬、黃金化工礦山都己進(jìn)入深部開采。例如：湖南黃沙坪鉛鋅礦開采深度為522m，寶山鉛鋅銀礦開采深度為582m，水口山康家灣礦開采深度為541m湘西金礦開采深度為1KDm；甘肅金川公司龍首礦開采深度為1紅透山銅礦開采深度己達(dá)到1337m.由于開采深度的加，開采條件不斷惡化，如地壓大且有發(fā)生巖爆的危險(xiǎn)，礦石損失貧化指標(biāo)變差，生產(chǎn)成本加以及礦內(nèi)空氣溫度升高，通風(fēng)困難。

　　1深部開采礦井通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀我國礦山機(jī)械化程度不高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也不先進(jìn)，單個(gè)礦塊生產(chǎn)能力小，為了完成生產(chǎn)經(jīng)營任務(wù)，獲得經(jīng)濟(jì)效益，常常采用多中段、多工作面作業(yè)，特別是有色金屬、黃金、化工礦山，多中段、多工作面較為普遍。隨著礦井的不斷延伸，開采深度加，通風(fēng)線路長，通風(fēng)阻力大，新鮮空氣很難進(jìn)入作業(yè)中段的工作面，經(jīng)過對(duì)多個(gè)礦山的測(cè)定，有效風(fēng)量僅為15%~ 50%回風(fēng)段漏風(fēng)嚴(yán)重，漏風(fēng)率達(dá)到30%~50%.主風(fēng)機(jī)與礦井通風(fēng)網(wǎng)路不相匹配，主風(fēng)機(jī)的效率普遍較低，經(jīng)過對(duì)13個(gè)礦井的通風(fēng)系統(tǒng)主風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況測(cè)定，其實(shí)際運(yùn)行效率為17%~51%.所以研究解決深井開采的通風(fēng)問題，提高這類礦井通風(fēng)效果，使之達(dá)到安全、衛(wèi)生、節(jié)能的目的是我國采礦界面臨的一個(gè)現(xiàn)實(shí)課題。

　　2用變頻調(diào)速變化風(fēng)機(jī)參數(shù)與通風(fēng)網(wǎng)路充分匹配2.1礦井通風(fēng)的目的礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦山地下開采的八大系統(tǒng)之一，通風(fēng)的主要目的是為了井下作業(yè)人員提供安全舒適的工作環(huán)境，為此必須不斷地向井下作業(yè)面供給新鮮空氣，降低井下工作面的溫度和排出粉塵及有毒有害氣體。

　　22礦井通風(fēng)網(wǎng)路特征礦井通風(fēng)網(wǎng)路系統(tǒng)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，隨著礦井生產(chǎn)布局和作業(yè)面的不斷變化，對(duì)這個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生影響并發(fā)生相應(yīng)的變化。所以要使通風(fēng)系統(tǒng)達(dá)到良好的通風(fēng)效果，應(yīng)根據(jù)礦井生產(chǎn)發(fā)展的需要及時(shí)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整改造。

　　23確定風(fēng)量、風(fēng)壓的原則及風(fēng)機(jī)的選擇目前國內(nèi)工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，確定風(fēng)量都是根據(jù)礦井的年產(chǎn)量和生產(chǎn)特點(diǎn)，取礦井同時(shí)作業(yè)的各工作面需要的最大風(fēng)量和需要獨(dú)立通風(fēng)硐室的風(fēng)量之總和，同時(shí)還考慮礦井漏風(fēng)、生產(chǎn)不均衡以及風(fēng)量調(diào)節(jié)不及時(shí)等因素，再乘以1.1~1.5的風(fēng)量備用系數(shù)所得風(fēng)量選取主風(fēng)機(jī)，計(jì)算礦井通風(fēng)總阻力時(shí)是選擇一條摩擦阻力最大的通風(fēng)線路，加上局部阻力、風(fēng)機(jī)裝置阻力、風(fēng)流流到大氣的出口動(dòng)壓損失及與風(fēng)機(jī)風(fēng)向相反的自然風(fēng)壓之總和，選取主風(fēng)機(jī)。

　　我國從1953年開始，礦山地下開采使用機(jī)械通風(fēng)，直到現(xiàn)在設(shè)計(jì)通風(fēng)系統(tǒng)選擇主風(fēng)機(jī)時(shí)，一般都是1994用風(fēng)機(jī)5'變頻頻調(diào)究設(shè)計(jì)工工工作3丨EleCCPuMshin考慮主風(fēng)幾的1務(wù)年限為15入長時(shí)間在工頻條件下運(yùn)行，導(dǎo)致過大的風(fēng)機(jī)裕量，在15~20a時(shí)間內(nèi)，主扇的風(fēng)量、風(fēng)壓、轉(zhuǎn)速、功率基本不變，造成很大的能源浪費(fèi)。

　　2.4目前礦山井下作業(yè)班次和人員的安排人們隨著物質(zhì)和文化生活水平的提高，工人更加注意自己的身體健康，同時(shí)從安全上考慮都不愿上晚班，因此現(xiàn)在大部分礦山井下主要采、掘、爆破作業(yè)都是安排上白班，晚上只是少部分放礦、設(shè)備維修等其它輔助作業(yè)。井下作業(yè)人員都是集中在白天，而晚上井下作業(yè)人員很少。所以井下白天需要的供風(fēng)量大大超過晚上的需風(fēng)量。

　　2.5變頻調(diào)速技術(shù)在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用風(fēng)機(jī)屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，轉(zhuǎn)速n的變化，將引起電機(jī)轉(zhuǎn)矩T和功率P的強(qiáng)烈變化。由流體力學(xué)理論可知，在只改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的條件下，風(fēng)機(jī)流量與其轉(zhuǎn)速一次方成正比：轉(zhuǎn)速/mN―NQ，為風(fēng)機(jī)的流量/m3.廣；Q，為風(fēng)機(jī)變速后的流量/m3、-.及時(shí)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，主風(fēng)機(jī)在通風(fēng)網(wǎng)路中風(fēng)量風(fēng)壓發(fā)生相應(yīng)的變化。在通風(fēng)系統(tǒng)建成的初期通風(fēng)線路短阻力小需風(fēng)量少；在通風(fēng)系統(tǒng)形成的中期需風(fēng)大通風(fēng)阻力也相應(yīng)大；當(dāng)進(jìn)入深部開采通風(fēng)線路長阻力大需風(fēng)量也大。根據(jù)三個(gè)不同的時(shí)期所需風(fēng)量和通風(fēng)阻力的大小，對(duì)主風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速，使主風(fēng)機(jī)與通風(fēng)網(wǎng)路真正匹配。既能滿足三個(gè)不同開采時(shí)期風(fēng)量風(fēng)壓的要求。同時(shí)可提高有效風(fēng)量率和主風(fēng)機(jī)效率，更重要的是每年可節(jié)約大量的能源2.6分時(shí)段對(duì)主風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速目前大部分礦山的井下采掘作業(yè)主要集中在白天進(jìn)行，晚上只是進(jìn)行放礦等少量的輔助作業(yè)，井下的生產(chǎn)工人少。針對(duì)這種作業(yè)時(shí)段，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的主風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速。白天根據(jù)作業(yè)量的大小調(diào)至所需的風(fēng)量，晚上自動(dòng)調(diào)到保安風(fēng)量的轉(zhuǎn)速，使之既滿足風(fēng)量風(fēng)壓的要求又能達(dá)到節(jié)能的目的。例如水口山有色金屬有限責(zé)任公司康家灣礦二號(hào)斜井主風(fēng)機(jī)原配電機(jī)245kW，轉(zhuǎn)速730r/min，因主風(fēng)機(jī)的風(fēng)量風(fēng)壓都不滿足生產(chǎn)需要。若更換主風(fēng)機(jī)損失近60萬元，同時(shí)影響井下停產(chǎn)。最終確定主風(fēng)機(jī)的機(jī)殼和葉輪都不變，更換一臺(tái)355kW新電機(jī)，轉(zhuǎn)速985r/min.新配電機(jī)后風(fēng)量風(fēng)壓過大，造成能源浪費(fèi)。于2005年1月份對(duì)該電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速。根據(jù)井下生產(chǎn)的實(shí)際需要，全天分二個(gè)時(shí)段按不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行。集中主要作業(yè)時(shí)間是7D0~19：00，主風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由985I'/min調(diào)到860r/min，運(yùn)行功率為225.5功率與轉(zhuǎn)速三次方成正比：由此可知，在礦井通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，kW.晚上（19D0~7：00）主風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由860r/min降到500i/min運(yùn)行功率46.康家灣礦井下通風(fēng)系統(tǒng)二號(hào)斜井主風(fēng)機(jī)改造變頻調(diào)速后年耗能比較列于表1表1風(fēng)機(jī)改造變頻前后年耗能比較表編號(hào)項(xiàng)目輸出功率/kW每天運(yùn)行時(shí)間/h一年運(yùn)行時(shí)間/d年能耗/kWli電費(fèi)/元未改造前年耗能改造變頻后年耗能此項(xiàng)年節(jié)能晚上未變頻年耗能晚上變頻后年耗能此項(xiàng)年節(jié)能共計(jì)年節(jié)能注：電費(fèi)每度0.5元。

　　3結(jié)語礦井進(jìn)入深部開采后，進(jìn)風(fēng)線路和回風(fēng)線路都風(fēng)，主風(fēng)機(jī)功率也不斷加，同時(shí)主風(fēng)機(jī)與通風(fēng)網(wǎng)路很難匹配，礦井通風(fēng)能耗高，約占礦山用電20%~35%.要取得良好的通風(fēng)效果和節(jié)能的目的。建議較長。阻力大5有的進(jìn)、（回風(fēng)線路均使I用多級(jí)機(jī)站通）（和通風(fēng)防塵的要求，又能達(dá)到顯著的節(jié)能效果，這一對(duì)主風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)使主風(fēng)機(jī)與通風(fēng)網(wǎng)路真技術(shù)在非煤礦山井下通風(fēng)值得推廣和應(yīng)用。

　　正充分匹配，達(dá)到更先進(jìn)的科學(xué)化管理。另外可根據(jù)礦井的生產(chǎn)量和工作時(shí)段進(jìn)行調(diào)速，能有效地改變以：2006―05―30前主風(fēng)機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)不合理的狀況，既能滿足安全生產(chǎn)