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摘要：介绍了液力偶合器调节、变频调速器调速、可控硅串级调节电机转速以及直流机组调速的调解原理，探讨了不同调解的技术特点，指出了调节风速是风机节能改造效果最明显的技术途径，同时要注意在选择转速方案时，应综合考虑，进行技术经济分析比较而确定。
关键词：矿用风机；调节风速；调解原理；技术特点
Abstract: the article introduces the hydraulic coupler adjustment, frequency conversion governor speed regulation, SCR cascade adjust the motor speed and dc speed control unit of the mediation principle, this paper discusses the technical characteristics of different mediation, and points out that the adjustable speed control is the most obvious energy saving transformation fan effect of technology way, at the same time, should pay attention to in the choice of speed when plan, should be taken into account, the technology of the economic analysis and determined.
Key words: for mine fan; Adjustable speed control; Mediation principle; Technical characteristics
中圖分类号: TM727文献标识码：A文章编号：
矿用风机调节方法有多种形式，目前国内煤矿井下通常采用调节管网阻力法、调节转速法、调节进口导流气叶片法、调节叶轮叶片法等形式。根据风机的轴功率特性曲线显示，当风机的转速改变时，轴功率与转速的三次方成正比变化。可见，调节风速是风机节能改造效果最明显的技术途径。
l 液力偶合器调节
1.1调解原理
电机输出轴高速旋转带动液力偶合器泵轮旋转，将液体介质以高速高压流冲向液力偶合器涡轮叶片，使涡轮跟随泵轮作同向旋转并带动风机；而传动介质由涡轮外缘流向内侧并减速减压流向泵轮形成涡流循环，在这种循环中，通过导管系统直接改变传动介质质量，可无级调节转速并将电动机的机械柔性传递至风机。
1.2技术特点
1）由于调速型液力偶合器本身结构特点，可实现电动机空载起动，可放弃原有的以老化电机控制系统，采用液力偶合器自身的简单控制系统，并利用电机可空载起动，提高其起动能力，减小对电网的冲击。
2）由于传动介质为油液，可隔离扭振，减缓冲击。
3）结构简单可靠，控制方便。
4）除轴承之外，无机械磨损，效率高，节能效果显著。
2变频调速器调速
2.1调解原理
根据电机学原理，交流异步电动机的转速
n=60f(1－s)/P
式中 n——电机转速；
s——转差率；
P——定子极对数；
f——电源频率。
从公式中可以看出，在保持P、s不变的条件下，若均匀地改变f，则可以平滑地改变电机转速。
由风机的比例定律可知，风机风量与转速及轴功率的关系为：
Q1/Q2=n1／n2
P1／P2 (n1/n2)3
式中Q1、Q2——风量；
P1、P2——轴功率；
n1、n2——转速。
从公式中可以看出，风机风量与转速成正比，轴功率与转速立方成正比。当所需风量减少时，转速下降，则风机电机的轴功率大大降低。采用变频调速技术就可以通过调节电源频率，改变风机转速，从而改变风机风量。
2.2技术特点
利用变频调速器可以平稳地使风机风量由大供风量下降到矿井所需风量。这时风机电机输出功率将大幅度降低，达到节电的目的。风机调节幅度越大，节电效果越明显，反之亦然。
3 可控硅串级调节电机转速
3.1调解原理
电网电能经异步电动机气隙传递到转子的电磁功率P2，一部分为机械输出功率Pm，另一部分为转差功率Ps,它们之间的关系如下：
P2=Pm+Ps
P2=Mω1
Pm=(1—s)P2
Ps =Sp2=3I22R
式中M——电动机的电磁转矩；
I——同步角速度；
I2——转子每项电流；
R——转子电阻；
s——转差率。
原机组采用转子电路串接附加电阻实现调速。显然在低速运转时，s升高，转差功率P2升高，此时，转差功率Ps无法加以利用，只能白白消耗在外部附加电阻上，所以这是一种低效率的能耗调速方法。若在转子回路代替附加电阻接入一套电器装置，同样能实现调速，并具有节能的显著特点。
3.2技术特点
调速系统为全数字化显示，电控系统采用PLC技术取代模拟控制和有触电电器传统方案，提高系统可靠性。本方案控制的只是转子转差功率，系统设备投资少。尤其是采用双闭环调节技术，可以做到平滑无级调速及较硬的机械特性。此方案是矿用风机调速的优选技术方案之一。
4 直流机组调速
4.1调解原理
直流电机采用它激励磁，定子电路采用固定直流供电，转子电路采用可控硅变流供电，改变可控硅通角，即改变转子供电电压。当改变了转子供电电压后，就改变了转子电磁转矩，从而实现调速目的。
4.2技术特点
调速范围广，调速性能好，效率高，技术稳定可靠。但常见的通风系统采用交流电机，需要改换成直流电机，设备投资及电机维护量大，不代表电气传动发展的方向。因此，在风机节能项目改造中应用较少。
5调速节电时应注意的事项
（1）通风机转速变化不宜过大，一般为70％~100％之间为宜，最低转速不小于额定转速的50％。因为当转速低于40％~50％时，通风机本身效率明显下降，是不经济的。
（2）调速范围确定时，应注意机组的机械临界转速，否则
调速至该谐振频率时，有可能损坏机组。
（3）选择调速装置的特性尽可能与风机的负载特性一致，否则效果是不会理想的。
（4）此外，在选择转速方案时，应综合考虑，进行技术经济分析比较确定。其基本原则如下：①满足使用要求；②风量的变化类型；③通风机容量的大小；④调速装置技术复杂程度；⑤调速装置的可靠性及维修难易；⑥对电网的影响；⑦节能效益；⑧必须专业培训。
作者简介：柴化廷（1970—），男，工程师、注册安全工程师、二级安全评价师。毕业于贵州大学煤矿开采技术专业，现任贵州盘江精煤股份有限公司老屋基矿机电科科长，长期从事煤矿机电技术及管理工作。发表专业学术论文3篇。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：矿用风机；调节风速；调解原理；技术特点
Abstract: the article introduces the hydraulic coupler adjustment, frequency conversion governor speed regulation, SCR cascade adjust the motor speed and dc speed control unit of the mediation principle, this paper discusses the technical characteristics of different mediation, and points out that the adjustable speed control is the most obvious energy saving transformation fan effect of technology way, at the same time, should pay attention to in the choice of speed when plan, should be taken into account, the technology of the economic analysis and determined.
Key words: for mine fan; Adjustable speed control; Mediation principle; Technical characteristics
中圖分类号: TM727文献标识码：A文章编号：
矿用风机调节方法有多种形式，目前国内煤矿井下通常采用调节管网阻力法、调节转速法、调节进口导流气叶片法、调节叶轮叶片法等形式。根据风机的轴功率特性曲线显示，当风机的转速改变时，轴功率与转速的三次方成正比变化。可见，调节风速是风机节能改造效果最明显的技术途径。
l 液力偶合器调节
1.1调解原理
电机输出轴高速旋转带动液力偶合器泵轮旋转，将液体介质以高速高压流冲向液力偶合器涡轮叶片，使涡轮跟随泵轮作同向旋转并带动风机；而传动介质由涡轮外缘流向内侧并减速减压流向泵轮形成涡流循环，在这种循环中，通过导管系统直接改变传动介质质量，可无级调节转速并将电动机的机械柔性传递至风机。
1.2技术特点
1）由于调速型液力偶合器本身结构特点，可实现电动机空载起动，可放弃原有的以老化电机控制系统，采用液力偶合器自身的简单控制系统，并利用电机可空载起动，提高其起动能力，减小对电网的冲击。
2）由于传动介质为油液，可隔离扭振，减缓冲击。
3）结构简单可靠，控制方便。
4）除轴承之外，无机械磨损，效率高，节能效果显著。
2变频调速器调速
2.1调解原理
根据电机学原理，交流异步电动机的转速
n=60f(1－s)/P
式中 n——电机转速；
s——转差率；
P——定子极对数；
f——电源频率。
从公式中可以看出，在保持P、s不变的条件下，若均匀地改变f，则可以平滑地改变电机转速。
由风机的比例定律可知，风机风量与转速及轴功率的关系为：
Q1/Q2=n1／n2
P1／P2 (n1/n2)3
式中Q1、Q2——风量；
P1、P2——轴功率；
n1、n2——转速。
从公式中可以看出，风机风量与转速成正比，轴功率与转速立方成正比。当所需风量减少时，转速下降，则风机电机的轴功率大大降低。采用变频调速技术就可以通过调节电源频率，改变风机转速，从而改变风机风量。
2.2技术特点
利用变频调速器可以平稳地使风机风量由大供风量下降到矿井所需风量。这时风机电机输出功率将大幅度降低，达到节电的目的。风机调节幅度越大，节电效果越明显，反之亦然。
3 可控硅串级调节电机转速
3.1调解原理
电网电能经异步电动机气隙传递到转子的电磁功率P2，一部分为机械输出功率Pm，另一部分为转差功率Ps,它们之间的关系如下：
P2=Pm+Ps
P2=Mω1
Pm=(1—s)P2
Ps =Sp2=3I22R
式中M——电动机的电磁转矩；
I——同步角速度；
I2——转子每项电流；
R——转子电阻；
s——转差率。
原机组采用转子电路串接附加电阻实现调速。显然在低速运转时，s升高，转差功率P2升高，此时，转差功率Ps无法加以利用，只能白白消耗在外部附加电阻上，所以这是一种低效率的能耗调速方法。若在转子回路代替附加电阻接入一套电器装置，同样能实现调速，并具有节能的显著特点。
3.2技术特点
调速系统为全数字化显示，电控系统采用PLC技术取代模拟控制和有触电电器传统方案，提高系统可靠性。本方案控制的只是转子转差功率，系统设备投资少。尤其是采用双闭环调节技术，可以做到平滑无级调速及较硬的机械特性。此方案是矿用风机调速的优选技术方案之一。
4 直流机组调速
4.1调解原理
直流电机采用它激励磁，定子电路采用固定直流供电，转子电路采用可控硅变流供电，改变可控硅通角，即改变转子供电电压。当改变了转子供电电压后，就改变了转子电磁转矩，从而实现调速目的。
4.2技术特点
调速范围广，调速性能好，效率高，技术稳定可靠。但常见的通风系统采用交流电机，需要改换成直流电机，设备投资及电机维护量大，不代表电气传动发展的方向。因此，在风机节能项目改造中应用较少。
5调速节电时应注意的事项
（1）通风机转速变化不宜过大，一般为70％~100％之间为宜，最低转速不小于额定转速的50％。因为当转速低于40％~50％时，通风机本身效率明显下降，是不经济的。
（2）调速范围确定时，应注意机组的机械临界转速，否则
调速至该谐振频率时，有可能损坏机组。
（3）选择调速装置的特性尽可能与风机的负载特性一致，否则效果是不会理想的。
（4）此外，在选择转速方案时，应综合考虑，进行技术经济分析比较确定。其基本原则如下：①满足使用要求；②风量的变化类型；③通风机容量的大小；④调速装置技术复杂程度；⑤调速装置的可靠性及维修难易；⑥对电网的影响；⑦节能效益；⑧必须专业培训。
作者简介：柴化廷（1970—），男，工程师、注册安全工程师、二级安全评价师。毕业于贵州大学煤矿开采技术专业，现任贵州盘江精煤股份有限公司老屋基矿机电科科长，长期从事煤矿机电技术及管理工作。发表专业学术论文3篇。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。