王影

摘 要：煤炭是我國社會(huì)發(fā)展的重要能源材料，煤炭行業(yè)的發(fā)展是順應(yīng)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。變頻器作為一種新型電子產(chǎn)物，逐漸被用于煤炭皮帶機(jī)中。本文針對(duì)變頻器的工作原理、作用、發(fā)展?fàn)顩r及運(yùn)用中可能遇到的問題及相應(yīng)防范措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：煤炭；變頻器；煤炭皮帶機(jī)

作為世界上的產(chǎn)煤大國，我國產(chǎn)煤過程中消耗了巨額電費(fèi)，并且隨著煤礦設(shè)備大型化與自動(dòng)化發(fā)展，電費(fèi)比例居高不下。煤炭為不可再生資源，人們對(duì)傳統(tǒng)的皮帶機(jī)進(jìn)行改良，節(jié)約能源，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 變頻器的工作原理

變頻器的核心技術(shù)是微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)的結(jié)合體。當(dāng)電機(jī)發(fā)出變頻信號(hào)后，控制電路開始工作并控制整流橋，實(shí)現(xiàn)由工頻交流電向直流電的轉(zhuǎn)化；然后將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，并具有特定頻率。交流電的頻率主要通過控制逆變橋的工作頻率來實(shí)現(xiàn)。

2 變頻器的作用

（1）可以做到軟起動(dòng)和軟停車

煤炭運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候，皮帶機(jī)總的變頻器需要運(yùn)用驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)。皮帶啟動(dòng)無法獨(dú)立完成，需要電機(jī)啟動(dòng)帶動(dòng)。電機(jī)啟動(dòng)時(shí)很慢，帶動(dòng)了皮帶的啟動(dòng)。在啟動(dòng)過程中會(huì)緩慢釋放能量，所以啟動(dòng)會(huì)帶來一些張力。但張力很小，不會(huì)傷害皮帶。如同停車時(shí)先減速，發(fā)動(dòng)機(jī)由快變慢，皮帶也逐漸變慢，避免了突然停止造成的皮帶傷害。

（2）能有效降低對(duì)皮帶的強(qiáng)度要求

皮帶機(jī)中加入變頻器之后，可以自動(dòng)調(diào)整啟動(dòng)時(shí)間，從而有效控制皮帶機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間。皮帶機(jī)在忽然啟動(dòng)時(shí)，由于啟動(dòng)速度太快會(huì)傷害皮帶。加入變頻器以后，對(duì)皮帶的要求就降低了一些。

（3）使功率更加平衡

煤礦皮帶機(jī)的驅(qū)動(dòng)有很多種，單筒滾筒驅(qū)動(dòng)和雙筒滾筒驅(qū)動(dòng)是運(yùn)用最為廣泛的兩種。運(yùn)用變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)，可是皮帶和電機(jī)保持相同的工作速度，從而保證工作效率穩(wěn)定。

（4）有效減少設(shè)備維護(hù)

變頻器調(diào)節(jié)皮帶機(jī)，可以穩(wěn)定皮帶機(jī)的啟動(dòng)沖力，減少快速啟動(dòng)對(duì)皮帶機(jī)的傷害，從而減少維修，也使皮帶機(jī)使用年限增加。因此運(yùn)用變頻器可以把變頻器的電子壽命轉(zhuǎn)化為皮帶機(jī)的壽命。

（5）進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能

煤炭生產(chǎn)運(yùn)輸時(shí)，皮帶機(jī)往往沒有裝足規(guī)定噸數(shù)，而皮帶機(jī)的運(yùn)行使用了與滿載時(shí)相同的電量，這就造成了能量的浪費(fèi)。變頻器的使用可以根據(jù)皮帶機(jī)的實(shí)際負(fù)載來調(diào)整皮帶速度，減少能量浪費(fèi)。

3 變頻器的發(fā)展?fàn)顩r

采用變頻器變頻調(diào)速節(jié)能，改善生產(chǎn)工藝及運(yùn)行環(huán)境是目前的發(fā)展潮流。我變頻器生產(chǎn)的國內(nèi)廠商有限，對(duì)這方面具有研發(fā)能力的企業(yè)也極少，變頻器功率等級(jí)較低不超過3500KW，與之相配套的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)滯后，生產(chǎn)力不發(fā)達(dá)，其使用部件基本靠進(jìn)口。而國外，各大品牌的變頻器生產(chǎn)商一應(yīng)俱全，生產(chǎn)規(guī)模相當(dāng)大，其功率等級(jí)一目前已超過100000KW，控制系統(tǒng)也已實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，采用矢量控制。

目前變頻器日益呈現(xiàn)出小型化、大功率、輕型化的發(fā)展特點(diǎn)。變頻器中對(duì)更高功率的新型電力半導(dǎo)體器件的需求越來越高，隨之而來的是直接轉(zhuǎn)矩控制和磁通控制、無速度傳感器的矢量控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，并逐步實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)在國內(nèi)外的廣泛應(yīng)用。

4 變頻器使用過程中可能出現(xiàn)的問題與相應(yīng)防范措施

使用過程中，變頻器可能出現(xiàn)各種故障而無法滿足預(yù)期運(yùn)行效果。主要原因及防范措施如下：

（1）電磁干擾問題及防范措施

在煤礦井下惡劣的環(huán)境中，變頻器使用時(shí)容易受到外界各種因素的干擾，這些干擾因素會(huì)通過電源線或輻射間接侵入變頻器內(nèi)部，從而引起變頻器各種誤動(dòng)作或損傷變頻器。為提高其抗干擾能力，可以采取相應(yīng)的措施，在變頻器外部抑制噪音，對(duì)周圍所有繼電器或接觸器的控制線圈上，加裝吸收裝置以防止沖擊電壓；或縮短對(duì)回路其控制作用的配線距離，從而使之與主線路分離，按規(guī)定采用屏蔽線回路，線路較長(zhǎng)時(shí)采用合理的中繼方式；也可以在變頻器輸入端安裝噪音濾波器達(dá)到避免噪音由電源線引入的效果，從而避免造成干擾。

（2）電源異常問題及防范措施

電源異常問題主要是低電壓運(yùn)行。比如附近的直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)等設(shè)備，會(huì)造成電壓降低，所以這些設(shè)備應(yīng)和變頻器供電系統(tǒng)分離以減少兩者之間的相互影響；對(duì)于變頻器和外部控制回路，只講可以采用瞬停補(bǔ)償方式。

（3）高次諧波問題及防范措施

高次諧波有變頻器運(yùn)行時(shí)在電源側(cè)產(chǎn)生，它會(huì)降低電動(dòng)機(jī)繞組的絕緣強(qiáng)度，使電壓波形畸形，嚴(yán)重影響電源系統(tǒng)。處理措施有：采用變壓器控制變頻器供電，縮短變頻器到電機(jī)的距離，并與其他供電系統(tǒng)分離；在其輸入側(cè)加裝濾波電抗器或多種整流橋回路，從而降低高次諧波分量。

（4）電動(dòng)機(jī)溫度過高問題及防范措施

變頻器在實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶機(jī)的變頻調(diào)速改造的同時(shí)，其低速運(yùn)行冷卻能力下降，這會(huì)造成電機(jī)過熱。另外，高次諧波會(huì)增加電機(jī)的鐵損和銅損?？刹扇∪缦麓胧菏褂米冾l器時(shí)適當(dāng)提高電動(dòng)機(jī)規(guī)格等級(jí)或?qū)﹄姍C(jī)強(qiáng)進(jìn)行冷通風(fēng)；使用變頻專用電機(jī)；限制運(yùn)行范圍避開低速區(qū)等。

（5）振動(dòng)

電機(jī)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和機(jī)械系統(tǒng)的共振引起的振動(dòng)是對(duì)電子器件造成損傷的主要原因。所以在變頻器調(diào)試過程中，可利用其頻率屏蔽功能。也可采用橡膠避振，從而排除這些共振點(diǎn)。

5 結(jié)語

目前我國經(jīng)濟(jì)處于飛速發(fā)展的階段，但是可利用資源卻越來越少，節(jié)能問題日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。煤炭作為能源的重要組成部分，我國煤炭浪費(fèi)的情況仍很普遍。節(jié)約資源，走可持續(xù)發(fā)展之路，是我國乃至全球需要解決的重要問題。變頻器在煤礦皮帶機(jī)中的使用，不僅實(shí)現(xiàn)了煤礦節(jié)能，促進(jìn)煤礦行業(yè)的健康發(fā)展，提高了我國經(jīng)濟(jì)效益。

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