任志明

(陽煤集團(tuán)新元公司，山西 壽陽 045400)

1 概述

1.1 技術(shù)內(nèi)涵

變頻技術(shù)主要通過較為先進(jìn)的設(shè)備及技術(shù)手段改變現(xiàn)階段的設(shè)備工作頻率以達(dá)到生產(chǎn)目的。而這一過程中變頻器的主要任務(wù)為設(shè)備的頻率控制，同時變頻器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，組件較多，一般其組成結(jié)構(gòu)為電源、電極、控制面板等。因此，有效收集相關(guān)組件能夠使電動機(jī)的運(yùn)行保持較為高效的狀態(tài)。原有的機(jī)電設(shè)備頻率一般不可改變，其速度也很難被控制，導(dǎo)致設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)一直不變，也不能結(jié)合礦井的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，嚴(yán)重制約了礦井生產(chǎn)效率，造成了大量的能源消耗。使用變頻技術(shù)后能夠使設(shè)備的適用性更加廣泛，對于礦井復(fù)雜的實(shí)際生產(chǎn)情況更加適應(yīng)，最終在提高生產(chǎn)效率的同時完成節(jié)能的任務(wù)[1]。

1.2 工作原理

變頻器的工作原理，實(shí)際上可以簡化為電流的交換，其過程為交流—直流—交流。在其工作過程中，首先整流器將外界電源轉(zhuǎn)化為直流，隨后變?yōu)轭l率以及電壓等傳輸形式，對交流電源進(jìn)行較為控制，最后輸送至發(fā)電機(jī)完成后續(xù)相關(guān)工作。在變頻器的電路過程中，主要由逆變、整流、控制以及直流幾部分組成。這些過程中，直流部分是不可控制的，它主要起到過濾的作用，能夠儲存能量、緩沖能量，但這一部分不存在功率。逆變器一般為三相橋式逆變器，它能夠調(diào)整脈沖的相關(guān)數(shù)值，對于變頻器的實(shí)際功能控制極為重要，也是整個操作過程的重點(diǎn)部分。節(jié)能主要通過變頻系統(tǒng)調(diào)速來實(shí)現(xiàn)其目的，關(guān)于其調(diào)速方式主要為電極對數(shù)的調(diào)整。

2 應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 在提升機(jī)中的應(yīng)用

在礦井的實(shí)際生產(chǎn)過程中，提升機(jī)的主要功能為材料以及人員的運(yùn)輸，在整個礦井的運(yùn)輸過程中占據(jù)極為重要的地位。在過去，提升的方式一般將電阻器接到轉(zhuǎn)子電路中，隨后通過控制器、接觸器等將電阻器截流，進(jìn)而達(dá)到調(diào)速的目的。這些過程中經(jīng)常會出現(xiàn)一些不可避免的事故，如電阻消耗過度、散熱達(dá)不到要求等。而電阻的調(diào)速范圍相對也較低，最終導(dǎo)致設(shè)備整體操作精度較低。在提升機(jī)減速的情況下，應(yīng)當(dāng)保證系統(tǒng)中具有低頻電源或直流電源，而這種電源切換很容易使設(shè)備損壞，同時浪費(fèi)能量，導(dǎo)致礦井的安全系數(shù)顯著降低，嚴(yán)重制約了礦井的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

將變頻技術(shù)應(yīng)用于提升機(jī)中，可以從本質(zhì)上避免上述問題，達(dá)到無極調(diào)速的目的，提高整體的工作性能。關(guān)于其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)速度以及制動都是通過電氣系統(tǒng)進(jìn)行控制的，有效避免了設(shè)備的磨損，其壽命顯著延長；(2)如果提升機(jī)是屬于負(fù)力狀態(tài)下的，可以通過回饋制動的方式使能量再次反饋給電網(wǎng)，能夠節(jié)省能量，同時保證安全；(3)對于精度的控制來說，變頻器的擴(kuò)展性能更為優(yōu)異，其內(nèi)部程序能夠及時對相關(guān)功能進(jìn)行調(diào)整，不需要進(jìn)行大規(guī)模的改進(jìn)，便于柔性控制。

2.2 在通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

在正常的工作情況下，電機(jī)很難滿足頻繁開啟及關(guān)閉的要求，這種情況下很容易導(dǎo)致電機(jī)電流的損失。對于其內(nèi)部零件性能會造成諸多不利影響。變頻器能夠有效實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)頻率調(diào)節(jié)，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況及時調(diào)節(jié)其運(yùn)行頻率，避免不必要的能量損失。此外，變頻技術(shù)能夠有效減少事故發(fā)生率，在延長電動機(jī)使用壽命的同時保證其容量需求。為有效保證變頻器在井下通風(fēng)中取得較好的應(yīng)用效果，應(yīng)當(dāng)合理選擇變頻調(diào)速技術(shù)，配合節(jié)能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)井下的通風(fēng)調(diào)速。然而，由于井下的空間環(huán)境較為復(fù)雜，空氣流量變化較大，因此一般使用開環(huán)控制形式對其進(jìn)行控制。

2.3 在通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

隨著巷道掘進(jìn)深度的不斷延伸，風(fēng)井壓力不斷變大，而風(fēng)機(jī)的功率也需要對應(yīng)增加?，F(xiàn)階段風(fēng)機(jī)功率的選擇已成為礦井安全高效生產(chǎn)的重要前提之一。通風(fēng)設(shè)備選用變頻調(diào)速方式之后，可以根據(jù)巷道的實(shí)際風(fēng)量及時調(diào)整，避免大量能耗的同時提高了其通風(fēng)效率，通過改造風(fēng)逆變器能夠使風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動，避免了啟動電流過大而造成設(shè)備的損壞，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)隨時的開啟及停止。絕大多數(shù)情況下，通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度較低，這種情況下能夠有效減少設(shè)備使用時間，避免了后期的維護(hù)，從而延長其使用壽命。此外，為了保證整體的生產(chǎn)效率，一般使用兩臺電機(jī)進(jìn)行工作，且兩臺電機(jī)的頻率一致，從而有效保護(hù)整個電路的安全。

2.4 在電控絞車中的應(yīng)用

在電控絞車的控制系統(tǒng)中，變頻技術(shù)的電壓波動范圍一般在-15%～+10%之間，其電壓的波動變化值應(yīng)當(dāng)在2.5%左右，同時提輸出相關(guān)的工作參數(shù)為660V、200kW、50Hz。整體的工作周期應(yīng)當(dāng)具有可調(diào)節(jié)且連續(xù)的特征，在絞車的控制過程中使用變頻技術(shù)能夠使整體的承載能力顯著增加、負(fù)載范圍增大，從而有效滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。同時，變頻技術(shù)的使用避免了設(shè)備出現(xiàn)壓力不足以及散熱不充分的情況，促進(jìn)了其扭距力的提升，最終有效提高生產(chǎn)效率。

3 結(jié)語

現(xiàn)階段礦井生產(chǎn)過程中，變頻技術(shù)的使用仍然處于較為初步的階段，其在大型設(shè)備中的應(yīng)用較少。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，設(shè)備也在不斷的革新，使用變頻技術(shù)逐漸實(shí)現(xiàn)了節(jié)能高效的目的，同時現(xiàn)場應(yīng)用效果較為顯著。在礦井的實(shí)際生產(chǎn)過程中，變頻技術(shù)能夠有效降低能耗，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，值得在后續(xù)的礦井生產(chǎn)過程中大量推廣。