煤礦機電設(shè)備中高壓變頻器的選型及應(yīng)用分析

蘇健

摘? ?要：國內(nèi)不少煤礦機電設(shè)備應(yīng)用落后的調(diào)速方式，這不僅使很多電能浪費，還縮短了機電設(shè)備的應(yīng)用年限。而高壓變頻器在煤礦機電設(shè)備中的應(yīng)用，不但能夠使煤礦機電設(shè)備的性能大大優(yōu)化，而且能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦產(chǎn)量的提升與能源消耗的減小。為此，本文分析了煤礦機電設(shè)備中高壓變頻器的合理選型以及在煤礦采煤機、通風(fēng)機、提升機中的應(yīng)用問題。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器? 煤礦? 機電設(shè)備? 選型? 應(yīng)用

近年來，隨著持續(xù)增加煤礦產(chǎn)量，人們一方面想要實現(xiàn)煤礦機電設(shè)備工作效率的提升，另一方面也想要實現(xiàn)其能耗的減小。為了使這個目標(biāo)實現(xiàn)，需要將高壓變頻器應(yīng)用于煤礦機電設(shè)備中，進而實現(xiàn)煤礦機電設(shè)備工作性能與效率的提升，從而切實推動煤礦企業(yè)的穩(wěn)定與健康發(fā)展。

1? 煤礦機電設(shè)備中高壓變頻器的合理選型

1.1 根據(jù)功率合理選擇高壓變頻器的類型

以功率作為視角而言，選擇高壓變頻器時需要注意下面一些問題：一是最適宜選用跟電機功率相同的變頻器功率值，這樣有助于高壓變頻器運行的高效化。二是當(dāng)變頻器功率分級跟電機功率分級不一致的情況下，需要盡量地使變頻器的功率跟電機功率相接近，即需要比電機功率稍大。三是針對處在制動運行狀況、頻繁啟動、頻繁和重載啟動的電機，能夠選擇大一級功率的變頻器，確保其安全與穩(wěn)定運行。四是在測試之后，倘若電機的功率比較富裕，能夠選擇比電機功率小的變頻器，然而，需要重視瞬時峰值電流是不是導(dǎo)致過電流保護動作。五是在電機功率與變頻器功率不一致的情況下，需要對設(shè)置的節(jié)能程序進行調(diào)整，從而使更佳的節(jié)能成效實現(xiàn)。

1.2 根據(jù)控制方式合理選擇高壓變頻器的類型

異步電機與通用高壓變頻器組成的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)存在閉環(huán)控制與開環(huán)控制的兩種方式。通常開環(huán)控制方式應(yīng)用無速度傳感器矢量控制和一般功能的U/f 控制高壓變頻器。開環(huán)控制運行穩(wěn)定、構(gòu)造簡單，然而，缺少動態(tài)響應(yīng)特性不高、調(diào)速精度低，特別是在低速區(qū)域較為凸顯，僅僅適宜于精度標(biāo)準(zhǔn)一般的地方。通常閉環(huán)控制方式結(jié)合有速度傳感器矢量控制、U/f 控制（帶 PID 控制器）變頻器控制高壓變頻器，應(yīng)用于pH值、張力、流量、溫度、位置、速度、壓力等過程參數(shù)控制的地方。應(yīng)用有速度傳感器矢量控制的變頻器應(yīng)將一個編碼器或速度傳感器安裝在異步電機上，其輸出量輸入至變頻器中組合而成閉環(huán)系統(tǒng)。如此控制方式較為理想，其能夠?qū)崿F(xiàn)至少l∶l000的調(diào)速范圍，以及還能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制的精確化，該系統(tǒng)性能佳、動態(tài)響應(yīng)迅速，在需要特殊精度控制的地方特別適宜應(yīng)用。

1.3 根據(jù)負載種類合理選擇高壓變頻器的類型

高壓變頻器負載種類不一致，其轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的關(guān)系也存在差異性，因此需要結(jié)合負載特性合理選擇高壓變頻器。以生產(chǎn)機械的特性而言，一般劃分為恒功率負載、恒轉(zhuǎn)矩負載、水泵與風(fēng)機類降轉(zhuǎn)矩負載。恒轉(zhuǎn)矩負載特性的變頻器能夠在水泵和風(fēng)機類負載中應(yīng)用，降轉(zhuǎn)矩負載特性的變頻器不可以在恒轉(zhuǎn)矩負載特性負載中應(yīng)用。針對結(jié)合U/f 控制方式實現(xiàn)恒功率負載特性，卻缺少恒功率負載變頻器。然而，有一部分變頻器適宜于很多種的負載種類。

2? 煤礦機電設(shè)備中高壓變頻器的應(yīng)用

2.1 采煤機中高壓變頻器的應(yīng)用

采煤機中經(jīng)常應(yīng)用高壓變頻器。在進行采煤時，往往受到特殊操作技術(shù)、煤礦條件的制約，而經(jīng)常造成采煤工作的正常開展。這就要求煤礦企業(yè)將采煤場地環(huán)境條件與采煤機的關(guān)系處理好，確保操作的穩(wěn)定與高效。在采煤機上安裝高壓變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)理想的作業(yè)效果。在操作性上，采煤機比之前尤為簡便和靈活。這促進了采煤機的升級優(yōu)化，實現(xiàn)采煤機開采優(yōu)勢的拓展，推動了采煤工作量的大大增加。并且，采煤機上安裝高壓變頻器，將浪費能源的問題解決。像是運行過程中的采煤機為了避免有時候碰到夾矸，常常應(yīng)用比實際運行功率大的電機，往往通過增加40%～50%的負荷實現(xiàn)運行，這會使采煤工作浪費大量的能源，倘若在采煤機上優(yōu)化設(shè)計高壓變頻器，即改造高壓變頻器的構(gòu)造與功能，那么將實現(xiàn)電機的節(jié)能效果。

2.2 礦井提升機中高壓變頻器的應(yīng)用

由于礦井提升機的主導(dǎo)功能是強化地下跟地面間的聯(lián)絡(luò)，因此對礦井提升機靈敏度的要求較高。然而，在采煤場地長期應(yīng)用提升機之后，倘若缺少定期維修或換代更新，那么設(shè)備的靈敏性會大大減小。除此之外，對于提升機的應(yīng)用，需要控制其速度，避免出現(xiàn)安全事故。鑒于此，能夠?qū)⒏邏鹤冾l器安裝于礦井提升機上，結(jié)合變頻器的調(diào)速技術(shù)優(yōu)化改造提升機控制系統(tǒng)，從而有效地控制提升機的運行速度。在進行調(diào)速時，能夠結(jié)合調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速或啟動發(fā)動機，實現(xiàn)礦井提升機的負荷要求。結(jié)合變頻器的有效控制，運行過程中的提升機將變得尤為穩(wěn)定、安全、平緩，制動運行和信號處理尤為迅速，從而顯著提升了整體機器的性能與靈敏性。并且，傳統(tǒng)煤礦提升機的調(diào)速方式應(yīng)用繞線電機串電阻的方式，在進行應(yīng)用時，轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)電阻會浪費能源和資源，而高壓變頻器的一個顯著特色是實現(xiàn)節(jié)能，結(jié)合對變頻器構(gòu)造與功能的改造，能夠?qū)崿F(xiàn)提升機節(jié)能效果的大大提升，從而避免浪費電力資源。

2.3 煤礦通風(fēng)機中高壓變頻器的應(yīng)用

通風(fēng)機作為煤礦開采中應(yīng)用的一種重要機電設(shè)備，其對礦井開采環(huán)境的安全性具備至關(guān)重要的意義。在煤礦開采場地，務(wù)必確保通風(fēng)機全天候的不間斷處在通風(fēng)狀態(tài)中。然而，在煤礦企業(yè)的實際開采環(huán)境中，難以確保全天候的順利通風(fēng)作業(yè)狀態(tài)。有的煤礦企業(yè)為了節(jié)省生產(chǎn)費用，僅僅在開采過程中打開通風(fēng)機，而在結(jié)束開采狀態(tài)時將通風(fēng)機關(guān)閉。這樣一來，礦井通風(fēng)條件將受到消極影響，從而難以實現(xiàn)理想的通風(fēng)效果，這會威脅到煤礦工人的生命安全以及礦井的財產(chǎn)安全，從而阻礙煤礦生產(chǎn)的順利開展。作為煤礦企業(yè)而言，實現(xiàn)生產(chǎn)成本的控制是非常關(guān)鍵的一個方面，為了達到這個目的，煤礦企業(yè)能夠?qū)⒏邏鹤冾l器安裝于通風(fēng)機上，這樣不但能夠?qū)崿F(xiàn)通風(fēng)機能耗的減小，減輕通風(fēng)機受到電網(wǎng)的侵害，實現(xiàn)機電設(shè)備應(yīng)用年限的大大延長，而且在通風(fēng)機上安裝高壓變頻器，還能夠?qū)⒌V井煤礦開采存在的安全隱患消除，從而顯著提升煤礦開采的安全系數(shù)。

3? 結(jié)語

綜上所述，在當(dāng)前我國積極倡導(dǎo)節(jié)能減排的形勢下，煤礦企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營過程中應(yīng)尤其重視節(jié)能降耗的問題。其中，在煤礦機電設(shè)備中注重高壓變頻器的合理選型和應(yīng)用，不但能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦機電設(shè)備靈敏性的提升和能耗的大大降低，而且能夠使機電設(shè)備更加穩(wěn)定地運行，從而實現(xiàn)其應(yīng)用年限的延長。

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