礦用隔爆兼本安型高壓變頻器的應用研究

張陽

陜北礦業陜西涌鑫礦業有限責任公司安山煤礦 陜西 榆林 719400

引言

煤炭是古代植物在地下經歷了一系列的復雜的生物和物理變化后逐漸形成的固體可燃性礦物，被人們稱作為黑的的金子，工業的糧食，是十八世紀以來人類世界使用的主要能源之一，在目前以及未來的一段時間內煤炭還是我們生產生活必不可少的能源之一，煤炭的供應也關系到我國的工業乃至整個社會方方面面的發展穩定性，因此在煤炭的開采中如何高效節能并且安全的開采是非常重要的。本文通過對礦用隔爆兼本安型高壓變頻器的一些方面進行討論研究來說明以上的問題。

1 隔爆高壓變頻器系統組成及工作原理

隔爆高壓變頻器的主要構成部分是主回路與控制回路，并且主回路與控制回路也是構成3300V電壓等級礦用隔爆高壓變頻器的重要部分。

首先我們來說明一下什么是主回路，在煤礦的開采中其開采效率的高低與機器的運行速度有著很大的聯系，機器運行的速度快則開采效率就相對較高，運行的速率慢則開采的效率就相對較低。在主回路內就有著相應的調速控制，其主要原理是通過對調節輸入電壓的頻率進行相應的調控，比如礦用10kV高壓經過相關的變電站合理、科學的變壓后，可以轉換為兩路能夠適應的電壓，隨后將電再輸入變頻器。變頻器通過自身原理進行變頻輸出控制后可將電動機的電壓輸入頻率保持在0-50Hz中間，然后實現相關的速度調控。另外一個重要的組成部分控制回路，控制回路中包含了低壓控制系統和變頻器系統，低壓控制系統是由信號采集終端、地面監控中心、顯示臺以及集中控制器等一些其他部件所組成。其中變頻器系統包含了啟動、緊急暫停、關機這些功能，另外工作面沿線的閉鎖按鈕的互鎖功能與啟動停止功能是由TK200集中控制器控制實現的。顯示臺的則有三個方面的作用，第一，可顯示變頻器的電動機的轉速，相關輸出電流以及轉矩等等一些其他重要參數的曲線。第二，變頻器系統的一些數據想要傳輸到地面監控中心的話則需要通過顯示臺來實現。第三，顯示臺可以顯示相關機器的運行速度，方便工作人員的觀察與記錄[1]。

2 BPJV1-2000/3.3型礦用隔爆兼本質安全型高壓變頻器

BPJV1-2000/3.3型礦用隔爆兼本質安全型高壓變頻器（以下簡稱變頻器）能夠適應的電流頻率為50Hz，能夠適應的電壓值是3.3kV，其中速度的控制是用了一個三相交流異步電機通過變頻來進行調控，電機的功率為2000（1400）kW。變頻器也有相應的保護功能，例如過熱，接地，漏電等等會危害機器本身的預防措施，還有專門尺寸的液晶顯示屏幕來呈現其工作的狀態。任何一個機器都有其相應的工作環境，不同的工作環境對于其機器的運行狀態也有一定的影響，BPJV1-2000/3.3型礦用隔爆兼本質安全型高壓變頻器能夠正常運行的海報最高不超過2000米，能夠適應的溫度在5度-40度的范圍內，能夠適應的濕度為不大于95%（+25度），所工作的周圍環境不能有滴水、水蒸氣、能夠破壞金屬和絕緣材料具有腐蝕性氣體，但是能在含有甲烷和煤塵等爆炸性氣體混合物的煤井下工作。

BPJV1-2000/3.3型礦用隔爆兼本質安全型高壓變頻器所采用的是水冷系統的散熱，相較于傳統的強迫風散熱效率有了很大的提升，其水冷系統主要由主循環系統、水風散熱主系統、補水系統、去離子水系統等組成。主循環系統有個主循環泵用來為去離子水側循環提供動力，去離子水系統則主要是為了去除去離子水中的離子來達到超低導電率的目的[2]。

3 故障分析及處理過程

機器在壽命使用的范圍內并不會一路平穩的運行，多多少少的都會出現一些故障，BPJV1-2000/3.3型礦用隔爆兼本質安全型高壓變頻器也不例外，例如，輔助電源反接、鍵盤急停、變頻器急鎖急停、輸出短路、內腔溫度超標、內腔濕度超標、主回路漏電閉鎖等等一些其他的故障。當機器在正常的環境條件下正常工作的時候可能會出現刮板運輸機停止轉動的情況，此時相關工作人員會立刻前往檢查機器查明問題出現在哪里，經過一系列的排查后最后發現是運輸機的機器尾部的電動機的變頻器報出了輸出故障。再進一步的檢查發現是變頻器強制分斷前級移變MCB,復位后變頻器不再報故障，當所供的電壓恢復正常后，又重新啟動了機器，就在啟動的時候突然間又出現了上述的狀況，設備不能正常運轉，所報故障與之前的一樣。此工作人員判斷是出現了短路故障。一般來說變頻器輸出短路故障的出現應有一個系統的排查，一般會重點檢查兩個部分，第一是變頻器內部的三種電平的逆變部分，第二是就是檢查外部可能出現故障的部分，像電機的故障與供電電纜的故障。逐一排查原因后就著重一個部分全力解決。

4 結束語

現如今的科學技術的進步與發展，能夠讓機器操作變得越來越便捷，機器的精密化程度也會越來越高。對人類的生產作業也會越來越方便，礦用隔爆兼本質安全型高壓變頻器也會進化的越來越好，不只是操作性上，甚至是體積上，材料上都會與現在的大不相同，先進的材料使得機器的散熱能夠更好，效率能夠得到更高的提升，故障率會越來越低。