變頻技術在選煤廠設備中的應用探討

周文

摘 ?要：隨著變頻技術的日益發展，交流調速系統的應用越來越廣泛，煤炭行業亦不例外，尤以選煤廠最為常見。在以重介工藝為主的選煤廠中，變頻技術以其智能、數字、節能等優點被廣泛應用，主要用在旋流器入口壓力調節與液位控制。隨著選煤廠生產能力及規模的逐漸擴大，設備的功率也隨之增大，從節能的觀點來看，采用變頻調節控制泵的流量是科學而經濟的，特別是當電機功率較大時，其節能效果更顯著。本文僅結合變頻調速的特點，對選煤廠變頻器在選煤廠應用進行了探討。

關鍵詞：變頻技術;選煤廠;設備中;原理;應用

伴隨著時代的發展，選煤廠在發展過程中也逐漸改變了生產理念，其已經慢慢認識到節約能源的重要性，節約能源對于企業而言是節約成本開支的重要方式，對于提升自身經濟效益具有不錯的作用。變頻調速技術就在這一背景下被廣泛應用開來。利用變頻調速技術除了可以縮減選煤廠的能耗之外，對于其轉型也有良好的幫助，有助于選煤廠向環保型方向發展。

1變頻調速技術的應用原理

變頻調速的主要工作原理就是通過改變電機輸出輸入的電流，進而實現對電機的調速工作。入料泵的變頻調速主要是通過液位傳感器來對機械中的液位高低進行調節，并且通過計算機控制的方式，能夠進行信號的模擬輸出，通過高新技術計算的方式，進而達到固定變頻器頻率或者是調節變頻器頻率的目的。在進行相關的模擬輸出頻率調節的工作中，可以采用20mA作用的信號作為變頻定量從而達到控制給料多少的目的。

2變頻調速技術的優勢

變頻調速采用大功率晶體管逆變器和微機或變頻PWM芯片控制脈沖調制技術，通過輸出具有不同頻率的電壓和電流來改變交流電機的轉速，從而達到調節設備運轉狀態的目的，變頻調速具有如下特點：①機械性能好，啟動轉矩大，啟動電流小。采用PWM正弦波脈沖調制方式，可使電動機的轉矩脈動小，實現軟啟動，而且運行平穩，可以大大減少大功率電動機啟動時對交流電網的沖擊。②調速范圍廣，可實現平滑無極調速，精度高達0.5%，頻率變化范圍大，能廣泛適應各種生產環節的需要。③節能效果顯著，理論上節能可達30%以上。④變頻器留有各種標準接口，便于與壓力、液位、流量傳感器及微機系統連接，實現自動控制。⑤變頻器安裝容易、調試方便、操作簡單。⑥在各種啟動調速裝置中，變頻調速裝置是唯一同時兼有啟動和調速雙重功能，并可與其他各種調速設備實現速度匹配的調速裝置。

使用變頻調速裝置的意義在于：可以利用各種傳感器實現設備運轉的在線實時控制，提高產品質量;利用閉環工作方式，可以減少調整工作量和減少操作人員，提高工作效率;就流體機械而言，與節流調速相比，節能效果顯著;利用變頻器調速實現節流，延長了設備壽命，降低了選煤成本。

3 應用探討

機電一體化設計中，為提升各設備工作效率，結合 生產工藝系統的供料方式及特點，引入了變頻調速新技術。變頻器的應用能夠根據實際生產需要提供合適的轉速，避 免了人工操作不當造成的安全事故，同時提高了生產自動 化程度，使其向智能化、綠色化及數字化方案發展，實現 了機電一體化。

3.1 在給煤機中的應用

在淮河能源煤業公司某選煤廠，原煤倉機給煤任務由振動給煤機來完成，在控制系統中采用變頻調速技術實現了這一目的。通過修改設定值改變變頻調速系統頻率輸出，改變電機轉速，實現調整給煤量。給煤機采用慣性振動器為激振源，根據簡諧振動原理可知：諧振頻率和諧振振幅都隨著角速度的增大而增大，因此，通過手動或設定值改變變頻調速系統輸出值，調整電機轉速，通過改變角速度來改變諧振頻率與振幅，即改變箱體振動頻率，使配煤連續以箱體頻率向前跳躍，達到調整給料量的目的。

3.2 在跳汰機排料系統中的應用

跳汰機在煤礦類企業中的地位十分重要。由矸石段、中煤段兩部分組成機械整體，每一部門又分配安裝有與之匹配的電機，電機的作用在于實現排料。在跳汰機的工作過程中，要結合床層的實際厚度進行針對性的排料進程和運行速率選擇。通過電腦數控的方式，并以可編程邏輯控制器與變頻器實現對跳汰機爽段排料的動態掌控。不這樣，實現了系統化、規范化的操控，并保證了操控的質量。具體的流程是，借助耐磨球形浮漂及傳感器實現對床層厚度的監控，然后借助可編程邏輯控制器對監測數據進行分析，并將分析結果作為調頻信號，以其來實現對大功率電機的轉動速率調控，這樣即可達到對排料速度的動態調控效果。基于前述流程，保證了排料系統的穩定運行，使洗煤、選煤的工作效率得以大幅提高，從而保證了煤料的質量。

3.3應用于空壓機

在現階段的選煤工作中，最常用到的機械就是空壓機。空壓機在每次參與選煤工作的時候，都是采用直接啟動的方式，但是直接啟動空壓機，會消耗大量的能量，造成能源的浪費，進而拉低煤礦開采中的利潤率。因此，在這個過程中，采用變頻調節技術就能夠更好地解決這一問題，工作人員通過科學的調節空壓機需要啟動的電源頻率，進而達到節能的目的，并且，在合理的電流下進行空壓機的啟動工作，還能夠減少多余電流給空壓機帶來的損害，達到延長機械使用壽命的目的。另外，在另一個角度來看，在傳統選煤的工作中，以外的壓風系統一般會采用開環靜置的方式進行空壓機的啟動或者是關閉，這樣的方式雖然也能起到對電流進行調節的作用，但是這種調節方式不能起到具體變頻的作用，會對機械產生較大地破壞，產時間下會嚴重損害機械，減少機械的使用壽命。不過在其基礎上，采用變頻的方式對空壓機進行調節，能夠更好地起到穩定設備頻率的作用，并且能夠有責一個較穩定的電壓電流輸出，提高機械的承壓能力，延長其使用壽命。

3.4變頻技術在泵上的節能應用

在選煤廠的水泵流量控制上可分為閥門調節以及擋板調節兩大方面。若采用閥門調節，系統壓力P數值將會變大，會對泵體與閥門的密封性帶來不良影響，如果長此以往，還會破壞泵體與閥門的密封性，給選煤廠帶來不必要的損失。如果采取調節轉速的方式實現流量的控制，系統所受的壓力P將會隨著泵的轉速下降而下降，不會給泵體與閥門的密封性帶來不利影響。通過分析大量的現場數據發現，當選煤廠的工藝環節要求水泵流量從百分百降低一半時，在理論上，調節轉速所消耗的功率比調節閥門的功率少75%以上。通過調節轉速的方法控制泵水量，不僅節能還能夠明顯改善設備運行工況。閥門來進行流量大小的調節，這在實際生產過程中比較耗費人力物力，這不利于選煤廠的長遠發展，對此，通過將變頻調速技術應用到選煤廠生產機器中，達到節能降耗的目的。

4 結語

實踐證明，變頻調速具有廣泛的應用前景，變頻器在選煤廠中的應用是十分成功的，變頻調速是選煤廠節電、改善工藝流程以提高產品質量和改善環境、推動技術進步的一種重要手段。

參考文獻

[1]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）：45.

[2]劉剛，楊周陽，張桂英.完美無諧波高壓變頻器在車集選煤廠的應用[J].內蒙古煤炭經濟，2014（3）：144.

[3]劉杰.變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用[J].陜西煤炭，2019，38（2）：177～178，182.

[4]史紅瑞.變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用[J].能源與節能，2018（5）：76～77.

[5]彭瀟.變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用[J].數字化用戶，2018，24（24）：52.