煤礦機電設備中高壓變頻器的選型及應用分析

蘇健

摘? ?要：國內不少煤礦機電設備應用落后的調速方式，這不僅使很多電能浪費，還縮短了機電設備的應用年限。而高壓變頻器在煤礦機電設備中的應用，不但能夠使煤礦機電設備的性能大大優化，而且能夠實現煤礦產量的提升與能源消耗的減小。為此，本文分析了煤礦機電設備中高壓變頻器的合理選型以及在煤礦采煤機、通風機、提升機中的應用問題。

關鍵詞：高壓變頻器? 煤礦? 機電設備? 選型? 應用

近年來，隨著持續增加煤礦產量，人們一方面想要實現煤礦機電設備工作效率的提升，另一方面也想要實現其能耗的減小。為了使這個目標實現，需要將高壓變頻器應用于煤礦機電設備中，進而實現煤礦機電設備工作性能與效率的提升，從而切實推動煤礦企業的穩定與健康發展。

1? 煤礦機電設備中高壓變頻器的合理選型

1.1 根據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，需要對設置的節能程序進行調整，從而使更佳的節能成效實現。

1.2 根據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速控制系統存在閉環控制與開環控制的兩種方式。通常開環控制方式應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。開環控制運行穩定、構造簡單，然而，缺少動態響應特性不高、調速精度低，特別是在低速區域較為凸顯，僅僅適宜于精度標準一般的地方。通常閉環控制方式結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，應用于pH值、張力、流量、溫度、位置、速度、壓力等過程參數控制的地方。應用有速度傳感器矢量控制的變頻器應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系統。如此控制方式較為理想，其能夠實現至少l∶l000的調速范圍，以及還能夠實現轉矩控制的精確化，該系統性能佳、動態響應迅速，在需要特殊精度控制的地方特別適宜應用。

1.3 根據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，其轉速和轉矩的關系也存在差異性，因此需要結合負載特性合理選擇高壓變頻器。以生產機械的特性而言，一般劃分為恒功率負載、恒轉矩負載、水泵與風機類降轉矩負載。恒轉矩負載特性的變頻器能夠在水泵和風機類負載中應用，降轉矩負載特性的變頻器不可以在恒轉矩負載特性負載中應用。針對結合U/f 控制方式實現恒功率負載特性，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? 煤礦機電設備中高壓變頻器的應用

2.1 采煤機中高壓變頻器的應用

采煤機中經常應用高壓變頻器。在進行采煤時，往往受到特殊操作技術、煤礦條件的制約，而經常造成采煤工作的正常開展。這就要求煤礦企業將采煤場地環境條件與采煤機的關系處理好，確保操作的穩定與高效。在采煤機上安裝高壓變頻器能夠實現理想的作業效果。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化，實現采煤機開采優勢的拓展，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%的負荷實現運行，這會使采煤工作浪費大量的能源，倘若在采煤機上優化設計高壓變頻器，即改造高壓變頻器的構造與功能，那么將實現電機的節能效果。

2.2 礦井提升機中高壓變頻器的應用

由于礦井提升機的主導功能是強化地下跟地面間的聯絡，因此對礦井提升機靈敏度的要求較高。然而，在采煤場地長期應用提升機之后，倘若缺少定期維修或換代更新，那么設備的靈敏性會大大減小。除此之外，對于提升機的應用，需要控制其速度，避免出現安全事故。鑒于此，能夠將高壓變頻器安裝于礦井提升機上，結合變頻器的調速技術優化改造提升機控制系統，從而有效地控制提升機的運行速度。在進行調速時，能夠結合調節發動機轉速或啟動發動機，實現礦井提升機的負荷要求。結合變頻器的有效控制，運行過程中的提升機將變得尤為穩定、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，傳統煤礦提升機的調速方式應用繞線電機串電阻的方式，在進行應用時，轉子回路串聯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節能，結合對變頻器構造與功能的改造，能夠實現提升機節能效果的大大提升，從而避免浪費電力資源。

2.3 煤礦通風機中高壓變頻器的應用

通風機作為煤礦開采中應用的一種重要機電設備，其對礦井開采環境的安全性具備至關重要的意義。在煤礦開采場地，務必確保通風機全天候的不間斷處在通風狀態中。然而，在煤礦企業的實際開采環境中，難以確保全天候的順利通風作業狀態。有的煤礦企業為了節省生產費用，僅僅在開采過程中打開通風機，而在結束開采狀態時將通風機關閉。這樣一來，礦井通風條件將受到消極影響，從而難以實現理想的通風效果，這會威脅到煤礦工人的生命安全以及礦井的財產安全，從而阻礙煤礦生產的順利開展。作為煤礦企業而言，實現生產成本的控制是非常關鍵的一個方面，為了達到這個目的，煤礦企業能夠將高壓變頻器安裝于通風機上，這樣不但能夠實現通風機能耗的減小，減輕通風機受到電網的侵害，實現機電設備應用年限的大大延長，而且在通風機上安裝高壓變頻器，還能夠將礦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。

3? 結語

綜上所述，在當前我國積極倡導節能減排的形勢下，煤礦企業在生產經營過程中應尤其重視節能降耗的問題。其中，在煤礦機電設備中注重高壓變頻器的合理選型和應用，不但能夠實現煤礦機電設備靈敏性的提升和能耗的大大降低，而且能夠使機電設備更加穩定地運行，從而實現其應用年限的延長。

參考文獻

[1] 于志峰.高壓變頻器在煤礦風機中的應用[J].山西煤炭管理干部學院學報，2016（1）：52-53.

[2] 董永剛，孟令剛，曹世超.四象限高壓變頻器在煤礦主井提升系統中的應用[J].邢臺職業技術學院學報，2015（3）：132-133.

[3] 郭輝，吳衛國.高壓變頻器在煤礦主扇風機節能改造中的研究與應用[J]. 煤炭技術，2015（5）：145-146.

[4] 郭永庫，王殿東，王超越.四象限高壓變頻器在煤礦副井提升機中的應用[J].科技創新與應用，2014（8）：136-137.

[5] 黃開林.高壓變頻技術在刮板輸送機上的應用研究[J].煤炭科學技術，2014（2）：96-97.

[6] 夏祥武.基于高壓變頻器的煤礦主斜井帶式輸送機電控系統[J].煤礦機械，2011（12）：23-24.