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1 引言
通風、排水、壓氣、提升是地下礦山著名的4dajian，yeshikuangshanshebeizhongdehaonengdahu。muqian，kuangshanqiyesuoshiyongdeshuibengjifengjijunweijiaoliutuodong，qiedaduodoucaiyongtongguogaibianchukoufamendekaiqidulaitiaojieliulianghefengliang，nengliangsunshihenda。weilejieyuedianneng，kecaiyongbianpintiaosuzhuangzhi，tongguotiaojiediandongjizhuansulaikongzhiliulianghefengliang。
2 水泵、風機變速運行與節能的關係
現以離心水泵為例，說明變速運行與節能的關係。
離li心xin水shui泵beng在zai礦kuang山shan應ying用yong較jiao為wei廣guang泛fan，其qi輸shu出chu特te性xing既ji決jue定ding於yu水shui泵beng的de種zhong類lei，也ye隨sui供gong水shui管guan網wang的de阻zu力li特te性xing曲qu線xian不bu同tong而er異yi。一yi般ban說shuo來lai，當dang一yi台tai水shui泵beng在zai一yi定ding轉zhuan速su下xia輸shu送song一yi定ding流liu量liang時shi，必bi然ran會hui有you同tong此ci流liu量liang相xiang對dui應ying的de揚yang程cheng、功(gong)率(lv)和(he)效(xiao)率(lv)。當(dang)調(tiao)節(jie)水(shui)泵(beng)出(chu)口(kou)處(chu)調(tiao)節(jie)閥(fa)的(de)開(kai)啟(qi)度(du)時(shi)，這(zhe)些(xie)數(shu)值(zhi)亦(yi)相(xiang)應(ying)地(di)改(gai)變(bian)，離(li)心(xin)水(shui)泵(beng)的(de)性(xing)能(neng)曲(qu)線(xian)就(jiu)是(shi)表(biao)示(shi)在(zai)一(yi)定(ding)的(de)轉(zhuan)速(su)下(xia)，不(bu)同(tong)的(de)流(liu)量(liang)與(yu)其(qi)相(xiang)對(dui)應(ying)的(de)揚(yang)程(cheng)、功率、效率之間的相互關係，如圖 1所示。圖1中，曲線①為流量-揚程曲線;曲線②為流量-功率曲線;曲線③為流量效率曲線。
離心泵的特性曲線公式如下:
(1)
式中: P―泵的軸功率(kw)
H―揚程高度(m)
Q―泵的流量(m3)
γ―液體的比重(kg/m3)
η―泵的效率
圖1 離心泵的特性曲線
由圖1可見，對水泵而言，隻有在原設計的工況點A處工作時，效率才為最高點。偏離這個工況點，效率有所下降。因此，水泵隻有在高效區域(B-C之間)運行時，耗能才會降低。
根據以上分析，按照排水係統的實際流量Q2和揚程H2及與之相適應的使用效率η0，可計算出泵所需要的比較合理的軸功率P0:
(2)
這樣，整個排水係統節能潛力為:
W=(P-P0)t (3)
式中: P―整個係統泵消耗的總軸功率(kw)
t―水泵年運行時間(小時/年)
由流體力學及閘閥不同開啟度所測得的數據，可求得管網裝置特性為:
H2=KQ+Hj (4)
式中: Hj―水泵進、出口水位的高差(m)
H2―水泵揚程高度(m)
Q―流過管網的流量(m3/s)
K―管路阻力係數
管網的特性曲線如圖2所示。其中曲線①為泵在全速(100%ηe)運行時的Q-H曲線;曲線②為管網係統閥門全開啟時的阻力特性曲線;曲線③為靜壓高度;曲線④為關小閥門後的阻力特性曲線;曲線⑤為降低速度後(80%ηe)泵的Q-H曲線。
圖2 管網性曲線
由圖2可見，觀望特性曲線與泵的特性曲線的交點即為泵的正常使用工況點。二者怎樣匹配才能有效地節約電能呢？下麵以圖3為例說明這個問題。
圖3中，水泵運行工況點D是泵的特性曲線ηe與管路阻力曲線R1的焦點。用閥門控製時，減少流量需要關小閥門，使閥門的摩擦阻力變大，阻力曲線從R1移到R1'，揚程則從H0升到H1，流量從QN減少到Q1，運行工況點從D點移到A點。
圖3 水泵調速時的特性
用調速控製時，阻力曲線R1不變，泵的特性取決於轉速。如果把轉速從ne降到n1，特性曲線也從ne移至n1，這時，運行工況點從D點移到C點，揚程從H0下降到 H3，流量從QN減少到Q1。
根據公式(1)以求得:
A點泵的軸功率
C點泵的軸功率
兩者之差為:
(5)
由此可見，用閥門控製流量時，比用速度控製多浪費的功率為ΔP，並且隨著閥門不斷地關小，ΔP也不斷地增加。
用轉速控製時，由流體力學原理知道，流量Q同轉速的一次方成正比，而軸功率P同轉速的三次方成正比。因此，采用調速控製方式控製流量，在節能方麵的效果是十分明顯的。
以上的分析過程和結論，對風機也是適用的。
3 風機、水泵變頻調速係統
對風機進行技術改造時，為避免工程質量和一次性投資過大，可采用如圖4所示的方案。
其特點如下:
(1) 采用速度開關控製方式，能夠滿足礦山對風機、水泵轉速精度的要求。
(2)保bao留liu原yuan供gong電dian線xian路lu，旁pang路lu並bing入ru變bian頻pin器qi。正zheng常chang情qing況kuang下xia投tou入ru變bian頻pin器qi運yun行xing，人ren工gong控kong製zhi其qi輸shu出chu頻pin率lv，達da到dao變bian頻pin調tiao速su的de目mu的de。若ruo變bian頻pin器qi發fa生sheng故gu障zhang，可ke通tong過guo原yuan供gong電dian線xian路lu(ZK3、C2、ZK4)繼續給設備供電，使設備不間斷運行。
由於變頻器的工作原理已被大家熟悉，在此不在獒述。實際應用中，可選用日本SANKEN公司生產的MF係列變頻裝置，該產品為16位微機控製的SPWM調製型GTR變頻調速係統，采用先進的電壓矢量控製方式，可實現超精細、高精度的全數字式變頻控製。同時，由於該裝置保護功能齊全，保證了係統可靠運行。
圖４ 係統主電路圖
4 結束語
變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)在(zai)礦(kuang)山(shan)節(jie)能(neng)中(zhong)具(ju)有(you)廣(guang)闊(kuo)的(de)發(fa)展(zhan)前(qian)景(jing)，盡(jin)管(guan)技(ji)術(shu)改(gai)造(zao)時(shi)一(yi)次(ci)性(xing)投(tou)資(zi)可(ke)能(neng)偏(pian)高(gao)，但(dan)從(cong)長(chang)遠(yuan)觀(guan)點(dian)看(kan)，它(ta)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)效(xiao)益(yi)和(he)創(chuang)造(zao)的(de)價(jia)值(zhi)是(shi)巨(ju)大(da)的(de)，值(zhi)得(de)大(da)力(li)推(tui)廣(guang)應(ying)用(yong)。
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