齊國峰

【摘 要】目前，我國煤礦資源需求不斷增加，礦產(chǎn)開發(fā)水平逐漸提高，在節(jié)能環(huán)保理念下，變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用在煤礦機電設(shè)備中得到體現(xiàn)?；诖耍疚膶γ旱V機電設(shè)備中變頻技術(shù)的應(yīng)用展開探討。

【關(guān)鍵詞】變頻技術(shù)；煤礦機電；機電設(shè)備；煤礦設(shè)備

在煤礦企業(yè)應(yīng)用節(jié)能技術(shù)的過程中，需要全面的結(jié)合生產(chǎn)安全情況、技術(shù)水平以及節(jié)能方案的可操作性等等，而且還能夠采用先進技術(shù)，對煤礦企業(yè)之中的機電設(shè)備控制方式進一步加以優(yōu)化，只有這樣才能夠有效的減少煤礦企業(yè)能源消耗數(shù)量，確保煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益得以提升。

一、關(guān)于變頻設(shè)備工作原理

變頻器的基本作用就是將工頻（我國50Hz）電源變?yōu)殡妷号c頻率可調(diào)的三相交流電。按變頻器的工作原理將其分為交—直—交變頻器和交—交變頻器兩種。交—交變頻器是將工頻交流直接變換成電壓和頻率均可控制的交流電。而交—直—交變頻器則是先將工頻交流電通過整流器變?yōu)橹绷麟?，然后通過逆變器變換成電壓和頻率均可控制的交流電。變頻器組成：（1）整流器作用是將三相或單相交流電整流成直流電，其輸入為正弦波輸出為非正弦波且?guī)в胸S富的諧波。（2）中間直流環(huán)節(jié)又稱中間直流儲能環(huán)節(jié)用于緩沖與電機之間的無功能量的緩沖。（3）逆變器作用是將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)電壓和頻率三相交流電輸出，其輸出電壓為非正弦波，輸出電流近似正弦。變頻調(diào)速核心有兩種，一種是“V/F控制”，特點是簡單實用、使用廣泛、性能一般，其主要原理是通過保證輸出電壓及頻率恒定就能近似保持電機磁通恒定，但低頻時定子阻抗壓降會導(dǎo)致磁通下降，此時需將輸出電壓適當(dāng)提高保持磁通穩(wěn)態(tài)。二是“矢量控制”，其特點是性能優(yōu)良、可與直流調(diào)速相媲美。其原理是采用矢量坐標(biāo)變換來實現(xiàn)對異步電機定子勵磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的解耦控制從而保持電機磁通的恒定。

二、變頻技術(shù)對煤礦機電節(jié)能的影響

目前，在煤礦機電節(jié)能設(shè)計過程中，變頻技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，通過應(yīng)用變頻技術(shù)能夠顯著的降低機電設(shè)備能源消耗量。變頻技術(shù)主要是應(yīng)用在煤礦機電設(shè)備的閥門調(diào)節(jié)、擋板節(jié)流以及電機轉(zhuǎn)速等方面，其節(jié)能效果非常明顯，而其中在電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中變頻技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛的。通常應(yīng)用變頻技術(shù)針對電機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)時，具體的調(diào)節(jié)方法包含有下列幾種類型，分別為電機轉(zhuǎn)差率調(diào)節(jié)方法、磁極對數(shù)調(diào)節(jié)方法和供電頻率調(diào)節(jié)方法等。而采用電機轉(zhuǎn)差率調(diào)節(jié)方法和磁極對數(shù)調(diào)節(jié)方法對電機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)過程中，某些方面仍有缺陷存在。比如，若是采用電機轉(zhuǎn)差率調(diào)節(jié)方法針對電機轉(zhuǎn)速加以調(diào)節(jié)時，當(dāng)電機處于低速運行的狀況之下，轉(zhuǎn)差率相對大，從而導(dǎo)致了相應(yīng)的損耗也會有所增加，同時調(diào)節(jié)的效果不太明顯。如果采用供電頻率調(diào)節(jié)方法，則不管是電機處在高速運行還是處在低速運行狀態(tài)時，均能夠確保維持相對穩(wěn)定的轉(zhuǎn)差率，如此便能夠保障電機運行效率得以提升，同時調(diào)節(jié)的精度也相對高，可以實現(xiàn)對電機的無極調(diào)速。

三、變頻技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中的應(yīng)用分析

（一）調(diào)速系統(tǒng)改造

PLC電控系統(tǒng)應(yīng)提供合理優(yōu)化的可控起動和制動功能，控制輸送機按適當(dāng)?shù)钠饎印⒅苿铀俣然蚣铀俣惹€起動和制動，滿足帶式輸送機各種運行工況的要求，包括可控起動、控制變速和定速帶載運行、可控停車以及緊急停車等。變頻調(diào)速裝置采用的是合康億盛生產(chǎn)的HI-VERT-YVF型變頻調(diào)速裝置，該變頻調(diào)速裝置所采用的技術(shù)為矢量控制正弦波PWM調(diào)控方法，該種調(diào)速方法擁有更加優(yōu)良的調(diào)速性能，而且在調(diào)速過程中具有更高的可靠性，調(diào)速時也更為便捷，可以更好地滿足四象限運行要求。在系統(tǒng)運行時，利用變頻裝置便能夠保證驅(qū)動設(shè)備依照相應(yīng)的速率運行，從而更好地滿足各個階段之中皮帶輸送系統(tǒng)對于速率的需求。變頻裝置自身還擁有過載保護、過流保護以及過壓保護等功能，若是皮帶機在運行時發(fā)生偏斜或者超速等問題，變頻調(diào)控裝置便能夠和系統(tǒng)之中傳感裝置相互配合，確保對皮帶輸送系統(tǒng)實時的保護，從而保障煤礦皮帶機運行的安全性。

（二）有載調(diào)壓變壓器裝置及高效節(jié)能變壓器裝置選擇

之所以需要設(shè)置有載調(diào)壓變壓器裝置，其最為重要功能便是能夠確保供電系統(tǒng)電壓能夠滿足煤礦開采作業(yè)的需求，這是由于在煤礦開采過程之中，很多的機電設(shè)備之中電動機均為高壓大型電動機，特別是一些鼠籠型電動機，這些設(shè)備在開始運行過程中，要求應(yīng)當(dāng)確保擁有一定的電壓供應(yīng)，所以，在煤礦企業(yè)之中要求應(yīng)當(dāng)設(shè)置有有載調(diào)壓變壓器裝置。而安裝高效節(jié)能變壓器裝置，則能夠依據(jù)不同的負載情況，對煤礦中一些終端機電設(shè)備運行過程中的電壓進行實時調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

（三）提升機、輸送機中的應(yīng)用

煤礦用提升機、輸送機其構(gòu)成電機按性能不同可分為直流電機、同步電機、異步電機。采用直流電機的提升機、輸送機具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩和良好的啟、制動性能并且在較寬范圍內(nèi)實現(xiàn)平滑調(diào)速，但缺點也十分明顯其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格貴、維護成本高。采用同步電機的提升機、輸送機具有轉(zhuǎn)速恒定及功率因數(shù)可調(diào)的優(yōu)點但其缺點也較多首先結(jié)構(gòu)復(fù)雜其次價格昂貴再次啟動麻煩最后是維護成本高。采用異步電機的提升機、輸送機在各行業(yè)使用廣泛，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、運行可靠、維護方便。但相比直流電動機其啟動性能和調(diào)速性能差，而與同步電機相比其功率因數(shù)不高。傳統(tǒng)礦井使用異步電機的提升機通常采用電阻調(diào)速，而這種調(diào)速方式有兩點明顯缺點一是在調(diào)速過程中電阻熱功率大電能損耗多，二是調(diào)速功能差有明顯的的遲滯感和階梯性。為了到達節(jié)電降耗傳與后期維護運行兩者的最優(yōu)經(jīng)濟效果，采用異步電機提升機配用相適變頻器成為首選。

（四）通風(fēng)設(shè)備中的應(yīng)用

煤礦通風(fēng)設(shè)備變頻節(jié)能設(shè)計要求應(yīng)當(dāng)能夠達到通風(fēng)設(shè)備軟啟動以及自動保護的要求，同時還能夠確保通風(fēng)設(shè)備在運行過程中也可以實現(xiàn)變頻節(jié)能控制的目標(biāo)。通風(fēng)系統(tǒng)能夠依照實際的生產(chǎn)條件，利用PLC裝置完成變頻信號的輸出，以實現(xiàn)對通風(fēng)設(shè)備的變頻控制，確保通風(fēng)設(shè)備的實時風(fēng)量能夠達到實際生產(chǎn)需求。變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于煤礦通風(fēng)機電設(shè)備控制系統(tǒng)之中，要求應(yīng)當(dāng)能夠達到信息共享的目標(biāo)，并且所構(gòu)建的變頻節(jié)能系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)能夠?qū)νL(fēng)機設(shè)備實時參數(shù)進行控制，可以完成信息查詢。變頻節(jié)能設(shè)計還應(yīng)當(dāng)盡可能做到操作便捷，擁有優(yōu)良的可維護性，與操作人員的操作習(xí)慣相符合。

四、結(jié)語

變頻技術(shù)這種先進的智控技術(shù)，能夠有效的提高礦山機電設(shè)備生產(chǎn)與加工的效率。此外在變頻技術(shù)的影響下，煤企生產(chǎn)成本也將大大降低，進而實現(xiàn)了由傳統(tǒng)生產(chǎn)向現(xiàn)代化生產(chǎn)模式與理念的轉(zhuǎn)變。大力推廣變頻技術(shù)如今已經(jīng)成為每一個煤企的工作基本準(zhǔn)則，是現(xiàn)代化煤企行業(yè)的生產(chǎn)衡量標(biāo)準(zhǔn)。煤礦企業(yè)必須重視變頻技術(shù)的應(yīng)用，只有這樣才能推動我國煤礦產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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