變頻器在煤礦井下應(yīng)用存在問題及解決措施

王民廷

（淮南礦業(yè)集團(tuán)西部公司色連二礦,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 0 1 7 0 0 0）

變頻器在煤礦井下應(yīng)用存在問題及解決措施

王民廷

（淮南礦業(yè)集團(tuán)西部公司色連二礦,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 0 1 7 0 0 0）

伴隨著變頻器技術(shù)的發(fā)展，其被廣泛應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，在煤礦井下其優(yōu)良的性能，極大地提高煤礦生產(chǎn)效率，但是在其應(yīng)用過程中，還存在著諸多問題，包括諧波污染、電磁干擾、變頻器散熱等問題，本文筆者對(duì)變頻器在色連二礦煤礦井下應(yīng)用中所存在的具體問題進(jìn)行了簡單分析，并提出了幾點(diǎn)解決措施。

變頻器；煤礦井；問題與措施

色連二號(hào)井田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯高頭窯礦區(qū)東北部，行政區(qū)劃屬于鄂爾多斯市東勝區(qū)罕臺(tái)鎮(zhèn)管轄，距東南方向的鄂爾多斯市東勝區(qū)約1 3 k m；色連二礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為4.0 0 Mt/a。礦井工業(yè)資源儲(chǔ)量為5 4 9 1 2 6 k t，礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量3 4 5 5 7 5 k t，全礦井服務(wù)年限6 1.7 a。礦井副井提升系統(tǒng)、無極繩運(yùn)輸、主皮帶機(jī)系統(tǒng)以及選煤廠皮帶等大型煤礦設(shè)備全部使用變頻器調(diào)速啟動(dòng)，變頻器的應(yīng)用能夠減少設(shè)備磨損，提高設(shè)備的使用效率，進(jìn)而提高礦井生產(chǎn)的效率，同時(shí)降低電耗。變頻器調(diào)速機(jī)應(yīng)用的范圍不斷擴(kuò)大，且已經(jīng)取代直流調(diào)速機(jī)，若能有效的控制其應(yīng)用中極易出現(xiàn)的故障，則具有較大的應(yīng)用前景。

1 變頻器在煤礦井下應(yīng)用存在的問題

1.1 電磁干擾問題

變頻器周圍若出現(xiàn)干擾源，則干擾源能夠通過電源線或者輻射的方式，侵入到變頻器內(nèi)部，進(jìn)而造成控制回路出現(xiàn)誤操作情況，使得變頻器由于受到干擾出現(xiàn)保護(hù)。

電磁干擾的主要途徑包括外部組件給變頻器造成干擾、變頻器給外部組件造成干擾。其中外部組件干擾主要是設(shè)備對(duì)局域電網(wǎng)造成的非線性負(fù)載，其產(chǎn)生的諧波給其他設(shè)備造成諧波干擾，進(jìn)而造成電網(wǎng)污染。而變頻器干擾則指的是其對(duì)周圍組件造成的干擾。

1.2 變頻器散熱問題

變頻器應(yīng)用在煤礦井下，其在運(yùn)行的過程中會(huì)出現(xiàn)電能損耗，使得變頻器迅速升溫，損耗問題主要出現(xiàn)在主回路線路上，而控制電路上很少出現(xiàn)損耗問題，加之變頻器構(gòu)造中多使用電子元器件，其對(duì)溫度的敏感度較強(qiáng)，因此在其運(yùn)行過程中，溫度要控制在0～5 5℃，以此確保工作系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，最佳溫度在4 0℃以下。變頻器散熱問題直接影響著設(shè)備的質(zhì)量，因此需要加以有效的控制。

1.3 諧波污染問題

煤礦井下使用的多為高壓變頻器，其容量相對(duì)較大，變頻器內(nèi)部線路為非線性整流電路，其在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，給電網(wǎng)造成污染，進(jìn)而影響電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性，主要影響電壓器運(yùn)行，高次諧波會(huì)使得變壓器運(yùn)行溫度不斷升高，增大變壓器繞組上的電壓峰值，影響無功補(bǔ)償裝置的正常運(yùn)行，嚴(yán)重影響電能計(jì)量表計(jì)量的準(zhǔn)確性。

2 解決變頻器在煤礦井下應(yīng)用存在的問題的措施

2.1 消除電網(wǎng)污染的措施

針對(duì)變頻器運(yùn)行給電網(wǎng)造成的污染問題，可以采取整流變壓器的方式，通過采取移向繞組法，以此消除諧波的危害，確保電網(wǎng)能夠正常運(yùn)行，其主要的應(yīng)用原理是：高壓變頻器的電網(wǎng)一側(cè)，通常設(shè)有整流變壓器，就此利用整流變壓器，采取二次側(cè)相移的方法，來消除其輸入的諧波。或者采取P WM法，來消除電網(wǎng)污染問題，主要是在變頻器整流環(huán)節(jié)以及逆變環(huán)節(jié)，采取相同電路與控制電路，在整流回路中使用可控器件，進(jìn)而使得變頻器整流側(cè)也可以采取P WM控制，以此使其輸出的電流波形，能夠始終為正弦波，以此消除諧波的影響。

除此之外還可以通過設(shè)置諧波濾波器，以此消除諧波，其主要是采取的是先污染后治理的方法，應(yīng)用效果相對(duì)較差，需要基于變頻器實(shí)際特性，來設(shè)置諧波濾波器參數(shù)，進(jìn)而減弱諧波電流峰。

2.2 抗電磁干擾措施

2.2.1 空間隔離

采取空間隔離法，主要是把極易產(chǎn)生干擾的設(shè)備隔離，在空間上將其分離，即使出現(xiàn)電磁干擾，也會(huì)在傳輸過程中減弱，以此減少設(shè)備干擾，該種方法的應(yīng)用成本較低，且能夠有效地減少電磁。但是在應(yīng)用時(shí)需要考慮其空間限制，若隔離面積不足，則很難達(dá)到有效隔離，因此該種方法應(yīng)用在煤礦井下，需要結(jié)合煤礦井下的空間情況，在條件允許下，盡量將極易出現(xiàn)電磁干擾問題的設(shè)備分開設(shè)置，將動(dòng)力配電柜或者其他不易受到變頻器干擾的設(shè)置，放置在中間位置。

為了防止變頻器出現(xiàn)振動(dòng)干擾，則可以連接交流電抗器，將其安裝在變頻器與電動(dòng)機(jī)之間，以此減少變頻器產(chǎn)生的高次諧波，將其安裝在最靠近變頻器的位置，進(jìn)而縮短引線的距離。

2.2.2 加裝濾波器

為了減少變頻器給其他設(shè)備造成干擾，可以使用屏蔽電纜，線路中使用的動(dòng)力線與控制線全部使用屏蔽電纜，在布線時(shí)盡量不選擇平行布線的方式，若采取平行布線方法，則電纜線路之間的距離要大于2 0 0 mm，當(dāng)小于2 0 0 mm時(shí)，則需要增加隔離擋板。或者在微機(jī)控制板或者P L C輸入電源處，安裝E MI濾波器與高頻磁環(huán)，以此來減少電磁干擾，變頻器布設(shè)E MI濾波器，能夠有效的減少傳到過程中的電磁干擾，以此減少諧波污染。

加裝直流電抗器L 1、L 2，能夠提高變頻器功率因數(shù)，以此減少諧波污染，在安裝時(shí)，若電機(jī)和變頻器的距離＞1 0 0 m，則需要增加輸出電抗器L 3，在變頻器側(cè)，同時(shí)需要解決漏電保護(hù)輻射干擾，減少外部環(huán)境的輻射干擾，可以采取鋼管穿線法，或者采取屏蔽電纜法，做好接地處理，需要注意的是：采取上述方法，極易造成過流問題，因此必須要增加交流輸出電抗器L 3。

2.2.3 屏蔽干擾

將變頻器放置于封閉的金屬殼內(nèi)部，將金屬殼接地，以此控制并將外界輻射減少到最小，避免給其他設(shè)備以及電子線路，造成電磁干擾問題。需要注意的是：由于變頻器的結(jié)構(gòu)較為精細(xì)，是由微處理器構(gòu)成，極易給其他組件造成干擾，進(jìn)而引發(fā)錯(cuò)誤，組件被電磁干擾，可以通過多種途徑，尤其是電纜線路。因此需要對(duì)電纜線路加強(qiáng)控制，使用屏蔽線或者屏蔽層，在連接線路時(shí)，要將靠近變頻器的一側(cè)與電路公共端相互連接，切不可以直接連接在變頻器接地端，或者直接接地，對(duì)于屏蔽層的另一端，則要做好懸空處理。

2.3 解決變頻器散熱問題的措施

變頻器在煤礦井下應(yīng)用，在運(yùn)行的過程中，受到環(huán)境因素以及設(shè)備自身性質(zhì)等影響，使得其較為容易發(fā)生散熱問題，因此需要確保使其內(nèi)部電子器件保持在正常運(yùn)行溫度下，進(jìn)而減少由于散熱問題造成設(shè)備故障或者其他運(yùn)行問題。為了避免出現(xiàn)此類問題，可以使用強(qiáng)冷風(fēng)扇來強(qiáng)制散熱，將其安裝在變頻器內(nèi)部，由冷風(fēng)扇來促進(jìn)空氣流通，將變頻器運(yùn)行產(chǎn)生的熱能帶走，通過檢測風(fēng)扇運(yùn)行情況，來監(jiān)測變頻器運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)變頻器運(yùn)行故障。

由于煤礦井下空間相對(duì)封閉，極易使得變頻器出現(xiàn)散熱問題，因此需要采取相應(yīng)的措施，來降低變頻器安裝環(huán)境的溫度，若條件允許，盡量將其安裝在獨(dú)立的機(jī)房內(nèi)，并且配置空調(diào)，合理設(shè)計(jì)風(fēng)道，按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)安裝，確保其能夠擁有獨(dú)立的散熱空間。

3 結(jié)語

綜上所述，變頻器技術(shù)水平不斷提高，能夠極大程度上提高煤礦井下生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行的效率。但是在實(shí)際工作運(yùn)行中，變頻器的應(yīng)用還存在著諸多問題，需要加以改善。文中對(duì)其應(yīng)用中常見的問題，做了簡單的分析，并針對(duì)具體的問題，提出了相應(yīng)的解決措施。

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