施工隧道长距离掘进通风机变频调速节能研究.pdf

施工隧道长距离掘进通风机变频调速节能研究.pdf湖南交通科技
第 38卷第 1期
2012年 3月 MUNICATION SCIENCE AND TECHNOLOGY
文章编号:1008-844X(2012)01—0121-03
施工隧道长距离掘进通风机变频调速节能研究
王伟。罗小佳
(湖南交通职业技术学院,湖南长沙 410004)
摘要:施工隧道长距离掘进通风中,按整条隧道的最大通风阻力和最大需风量来配置
通风设备,在掘进距离较短时,通风机会出现“大马拉小车”的现象,造成能源浪费。根据泵与
风机的相似定律,以及隧道长距离掘进通风的阻力特性,分析了变频调速风机的能耗。结合工
程实例,对比分析了工频风机与变频调速风机在隧道长距离掘进通风中的能耗,并分析比较其
节能效益。研究结果表明,在长距离掘进通风中对通风机采用变频调节有着巨大的节能效益,
具有广阔的应用前景。
关键词:隧道施工;长距离通风;通风机;变频;节能
中图分类号: 文献标识码:B
隧道长距离巷道掘进中,一般按隧道施工的最 60%时,%。
大通风阻力和最大风量来配备通风设备的。但随着变频调速风机系统由变频调速器、交流电动机
掘进的延深,送风风筒的长度逐渐增加,风筒的摩擦和风机组成。变频调速器用来改变风机的转速,从
阻力和漏风量逐渐加大,这样就要求风机所提供的而改变风机的性能曲线,降低风机在部分负荷运行状
压头和风量随着掘进距离的增加而逐渐增加,因此态下运行能耗,变频调速风机功率示意见图 l 。
风机运行工况是动态变化的。在掘进距离较短时, 变频器电机风机
由于风筒的实际长度小于设计时的长度,风筒的摩
擦阻力损失和漏风量都小于设计时的值,这就必然图 1 变频调速风机系统示意图
导致在掘进过程中掘进面的通风量大于设计通风在图 1中,Ⅳf为总输入功率,Ⅳm为电机输入功
量,会出现“大马拉小车”的现象,其结果就会造成率,Ⅳ为风机轴功率、Ⅳ￡为风机有效输出功率。从
很大的能源浪费,因为不论通风距离的远近,风机均能耗来说,这四种功率中,研究总输入功率Ⅳi 是最
在额定功率下运行。利用变频器调节电机转速以适有意义的。但目前对变频调速风机功率的分析主要
应风机的部分负荷是一种最方便和最节能的方法, 集中在轴功率或有效功率上,这是不全面的。
采用变频器对风机进行变速控制,不仅可以满足掘图 1中rlvvo、叩m、71 分别为变频调速器、交流电
进工作面的通风量始终为设计值,而且风机的能耗动机、风机在部分负荷下运行时的效率。一般这些
将会显著减少,将产生巨大的节能效益。效率都不是定值,它们随风机负荷的变化而变化。
J7v 与J7v Q和日之间的关系如公式(1)所示-3’引。
1 1 通风机变频调节原理
^,.一一¨ 、
风机的变频调速是通过变频器改变电机电源的。 l 000 帅’7m D 、
输入频率,从而改变风机转速的调节方式。根据相式中,Ⅳ为总输入功率,kW;H为风机的全压,Pa;Q
似律,改变风机的转速,可改变风机的性能曲线,从为风机的风量,m。/s;rlVFO为变频器效率, 为电机
而使风机运行工况点移动,风机风压和风量均随之效率,叼为风机效率,rl