耿龙飞
成都双流国际机场股份有限公司机电中心空调部成都610202
摘要：变频技术在煤矿的生产和运行中发挥着越来越重要的作用，尤其是在通风机的使用和运行中显得更为重要，因此分析变频技术在通风机运行中的作用十分必要，在对其进行分析之前，阅读了很多前人的文章，其中，李红分析了变频调速技术在矿井通风机中的节能应用，指出了变频技术具有易启动和对电机保护功能齐全的作用；苏亦山研究了变频调速技术在煤矿风机中的应用，指出了变频技术具有节约电能和免维护的作用；刘东慧、韩正菊等人分析了变频技术在矿井通风机改造中的应用，指出了变频技术具有节能和节约成本的作用。鉴于此，本文是对交流变频调速技术在候机楼中央空调系统中的应用进行研究和分析，仅供参考。
关键词：变频技术；通风机；作用
引言：
以变频技术在市场中的使用情况为研究基础，介绍了变频调速的节能原理，阐述变频技术在通风机的应用中应考虑的主要因素，并且通过对变频技术的优点分析，得出了变频技术在矿井通风机技术改造中的重要作用以及效果。
一、中央空调系统的构成及工作原理
中央空调压缩式制冷系统主要由制冷机、冷却机循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统、膨胀水箱和冷却塔组成，如图1所示。
各部分的作用及工作原理如下：蒸发器中吸热后的制冷剂通过压缩机压缩成高温高压气体，送至冷凝器与冷却水热交换后变成常温高压液体，经节流阀（膨胀阀）进入蒸发器蒸发吸收空调冷冻回水的热量，然后又回压缩机，如此形成制冷剂循环过程，蒸发器出来的低温冷冻水（7℃）经风机盘管的表冷器与盘管风机输送的室内回风（或兼有新风）进行热交换，从而降低送出空气的温度，最后达到室内设计的空调温度。表冷器吸热后的冷冻水（12℃）由泵送至蒸发器与制冷剂进行热交换，如此又形成冷冻水的循环过程。经压缩机后的制冷剂在冷凝器中释放出热量，由冷却水吸热，然后将带有热量的冷却水泵送到冷却塔，进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去。
图1中央空调压缩式制冷系统原理图
二、变频技术在通风机的应用中应考虑的因素
1、能源的节约
首先，在对变频设备进行选择时要选择直供式设备，检查设备的电压是否和供电电压一致，还要考虑该设备是否能够对高次谐波有良好的抑制作用，以免其影响其他设施的正常运转。其次，要选择谐波高次分量小的变频设备，有效地避免电动机功率因数发生变化。再次，要考核变频设备是否能够在正常电压波动的情况下继续工作，允许正常波动的设备在电网发生闪落时能够工作，避免通风设备的停止运行的状况出现。最后，为了有效地避免铁芯损害，要选择能耗低效率高的变频设备。
2、可靠安全性能
首先，在对变频设备的工作频率进行设置时不必按照传统的反风的形式，而可以对变频设备的负频率进行设置。其次，将通风机的叶片进行位置调节，调节时要依据风压和风量的数值，考查风机的曲线特性，然后依据曲线特性选择工况点并进行转动速度设定，然后再设置产品设备的使用速率。再次，定期的进行煤矿井下反风演习，以确保在紧急情况下通风机能够迅速进行反风操作，以保证井下反风量正常，保障井下作业人员安全。此外，要定期对通风机倒机切换，以为日后的通风机维护工作做好铺垫。
三、交流变频中央空调系统工作原理
1、系统组成
如图2所示，系统主要由变频器、可编程控制器PLC、切换控制器、机械联锁接触器和水泵电机组成、水泵电机的个数可以是任意个。
通过PLC和切换控制器的控制，可以一台电机处于变频工作状态，从而实现任何时候总有一台电机处于容量可调状态，而其余电机根据实际负载的需要，或是处于停机状态，或是工作在工频状态。并且，这种组台可以是任意的，完全由操作者通过控制按钮自由组合。机械联锁接触器是为了在切换过程中从硬件上确保三相交流电源不会串入变频器的输出端而设置的。否则，当三相交流电源串入变频器的输出端时，变频器会被损坏。另一方面，在编写PLC的切换控制程序时，也从软件上确保这种互锁的逻辑关系，实现硬件和软件的双重互锁。
图2变频控制系统电气接线图
2、工作原理
当冷负荷较小，只需一台电机工作在低于工频状态就能满足要求时，根据操作者的意愿，可通过PLC控制器和切换控制器使任一台电机工作在变频状态，且运行频率可根据实际负荷的大小任意设定。当冷负荷增大，开一台电机不够，而开两台电机又有余时，操作者只须通过控制按钮给PLC发出启动另一台电机的指令，PLC控制器和切换器会自动地将原来工作在变频状态的电机频率从运行频率提升至工频50Hz，然后将它从变频器上切除并直接挂接到工频电源上，再将第二台电机挂接到变频器上，使第二台电机实现平滑软启动，运行频率由操作者根据实际需要设定。当冷负荷进一步增大，上述切换控制过程不断重复，直至所有电机全部投入，系统所能提供的最大容量是全部电机均工作在工频的满负荷状态。
四、变频技术的优点
1、操作简单便捷
通风机的启动时间通常为8min，而且在启动后风量无法自动调整，而应用了变频技术的通风机可以在1min内实现启动，而且可以依照矿井在实际生产中的通风量需求来调节自身风量。
2、调速高效
变频技术可以灵活的改变通风机的频率，而且能够使通风机在出现变化之后的频率同步转速附近继续运转，又不会导致额定转差损失增加。
3、调速范围广
变频技术的调速范围比较广，通常可以控制在50Hz以内，其调速装置效率相对较高。4.4在某种情况下，变频装置可以退出运行当运行频率达到50Hz及以上时，变频装置可以退出运行，因为此时变频装置的调速的经济性能并不高，因此最好退出。变频装置退出后由电网直接供电利用节流的方式。
五、变频技术在通风机运行中的重要作用
1、软启动能够延长通风机的使用寿命
在通风机上应用变频技术后，从通风机初启动到完成运转期间并没有出现具有冲击性威力的极速电流，可见变频技术的应用使通风机实现了软启动，能够对通风机起到保护作用，有利于延长通风机的使用寿命。
2、降低风机噪音
使用了变频技术后通风机的转速相对降低，因此在通风机运转时原有的噪音得以降低，为井下作业人员提供相对安静的环境。
3、提高功率因数
在通风机应用变频技术以前，如果存在无功率因数现象，要安装无功
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率补偿装置，而变频技术应用以后通风机的功率因数存在，节约了购置并安装无功率补偿装置的成本。
4、节约电能
在应用变频技术以前，对通风机的通风量的调节需要通过电气调节方式进行，也可以通过机械调节方式进行，比如通过调节叶片角度来调节风量，或者通过改变叶片弦长来调节风量，而这样的调节过程相对耗时，对电能的消耗较大，效率也不高。而变频技术的应用可以使通风机实现自动调节风量，既节约了时间又节约了电能。
结束语
变频技术是煤矿通风机运行中的一项重要技术，随着交流调速技术的不断改善，变频技术的不断发展，利用变频器进行调速越来越广泛，尤其是对煤矿企业安全运行极为重要。普通电动机采用变频调速后，在其拖动负载无须任何改动的情况下，即可以按照生产工艺要求调整转速输出。因此，掌握变频技术的工作原理及特点，对频技术在煤矿通风机运行中十分有益。只有这样，才能保障煤矿通风机的正常工作，并促进煤矿企业的顺利发展，提高企业的生产效率。
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