機(jī)電變頻調(diào)速技術(shù)在礦井中的應(yīng)用

董紅艷

（山西焦煤西山煤電馬蘭礦，山西 古交 030205）

摘要：當(dāng)前，機(jī)電變頻調(diào)控技術(shù)在我國礦井中的應(yīng)用已經(jīng)逐漸普及，該技術(shù)手段對礦井中的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行有效的調(diào)控，對電能的節(jié)約起到了至關(guān)重要的作用。文章就機(jī)電變頻調(diào)控技術(shù)在礦井中的應(yīng)用與相關(guān)注意事項(xiàng)進(jìn)行了淺析，以期對我國的礦井電能節(jié)約做出奠基。

關(guān)鍵詞：機(jī)電變頻調(diào)速；礦井；空氣壓縮機(jī)；礦井通風(fēng)機(jī)

中圖分類號：TD534 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）09-0144-02

機(jī)電變頻調(diào)速技術(shù)（Mechanical and Electrical Technology of Frequency Conversion），其基本定義是通過改變電源頻率調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的連續(xù)平滑調(diào)速方法。這種技術(shù)主要是應(yīng)用在同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)上，通過機(jī)電變頻的作用將其速度進(jìn)行調(diào)整。機(jī)電變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理就是根據(jù)電機(jī)在工作中的轉(zhuǎn)速與電源輸入頻率成正比的關(guān)系；機(jī)電變頻調(diào)速技術(shù)的基本工作形式就是通過改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。

機(jī)電變頻調(diào)速技術(shù)的基本公式為：N=60F（1-S）/P，這個(gè)公式中的N表示轉(zhuǎn)速，F(xiàn)表示輸入頻率，S表示電機(jī)轉(zhuǎn)差率，P表示電機(jī)磁極對數(shù)，通過公式可以直接的從中看出，對F、P、S進(jìn)行改變能夠使轉(zhuǎn)速進(jìn)行最終變化。對于機(jī)電變頻調(diào)速的內(nèi)容來講，不同的機(jī)電變頻調(diào)速方式無非就是改變交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速或者是不改變同步轉(zhuǎn)速兩種。

一、機(jī)電變頻調(diào)速技術(shù)

機(jī)電變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展歷程是由交流電動(dòng)機(jī)演變而成，是當(dāng)前世界上應(yīng)用機(jī)電變頻調(diào)技術(shù)的起源。交流電動(dòng)機(jī)主要有兩種，一種是同步電動(dòng)機(jī)，另一種是異步電動(dòng)機(jī)，其中異步電動(dòng)機(jī)由于其結(jié)構(gòu)較為簡單，價(jià)格相對比較便宜，在進(jìn)行維修和保養(yǎng)中方便的特點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用。但是異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能在剛開始應(yīng)用的時(shí)候是比不上直流電動(dòng)機(jī)的，因此運(yùn)用交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速成為一項(xiàng)國際性的研究課題。伴隨著世界電子技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，到了20世紀(jì)60年代之后，半導(dǎo)體交流技術(shù)逐漸的開始應(yīng)用到了調(diào)速系統(tǒng)之中，在當(dāng)時(shí)的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法，一般都是采用的繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、籠型異步電動(dòng)機(jī)變級調(diào)速。在20世紀(jì)20年代的時(shí)候變流變頻調(diào)速已經(jīng)被人們所認(rèn)識，但是在當(dāng)時(shí)的技術(shù)還相對不夠成熟，導(dǎo)致了受到很大的技術(shù)限制，只能利用閘流管構(gòu)成逆變器，但是其效果不是很明顯，未能夠得到普及應(yīng)用。到了20世紀(jì)50年代中期，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，晶閘管開始出現(xiàn)，并且開創(chuàng)了電力電子技術(shù)發(fā)展的新時(shí)代。到了20世紀(jì)70年代，電力電子技術(shù)已經(jīng)逐漸的走向成熟，出現(xiàn)了機(jī)電變頻調(diào)速，而且這種變頻調(diào)速技術(shù)具有更高的性能，在當(dāng)前國際上已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用起來。

二、機(jī)電變頻調(diào)速技術(shù)在礦井中的應(yīng)用

（一）機(jī)電變頻調(diào)速技術(shù)在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用

礦井中的提升機(jī)的作用，是整個(gè)礦井中的重要組成部分，是進(jìn)行礦井運(yùn)輸?shù)闹匾敖煌ā惫ぞ?，是礦井中必不可少的重要環(huán)節(jié)。礦井中的提升機(jī)在工作的過程中，是用其自身裝備沿著礦井的隧道井筒，從礦井內(nèi)部將礦石、廢礦、升降人員、設(shè)備、材料等進(jìn)行運(yùn)送。所以對于礦井中的提升機(jī)來講，是礦井生產(chǎn)的“咽喉”，是所有礦井相關(guān)內(nèi)容出入的通道。因此，在礦井中的提升機(jī)無論是任何一種，對于電氣轉(zhuǎn)動(dòng)的要求都是相對較高的，因?yàn)殡姎廪D(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，直接關(guān)系到礦機(jī)提升機(jī)的運(yùn)作狀況，就會(huì)對礦井的運(yùn)輸造成很大程度上的影響，導(dǎo)致礦井生產(chǎn)效率的提高或降低。對于礦井提升機(jī)電氣轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的要求主要有以下幾個(gè)方面：具有良好的電機(jī)調(diào)速功能；具有電機(jī)調(diào)速的精度更加準(zhǔn)確；在相對條件下能夠快速的進(jìn)行正轉(zhuǎn)運(yùn)行和反轉(zhuǎn)運(yùn)行；具有準(zhǔn)確的制定功能和定位功能；電機(jī)的可靠性提高等。

（二）機(jī)電變頻調(diào)速技術(shù)在空氣壓縮機(jī)中的應(yīng)用

礦井中的空氣壓縮機(jī)是礦井生產(chǎn)的有一個(gè)重要設(shè)備，同樣是礦井中的重要組成部分。對于空氣壓縮機(jī)的應(yīng)用，是通過自身生產(chǎn)壓縮空氣，利用這種高科技手段來帶動(dòng)風(fēng)動(dòng)早鑿巖機(jī)、風(fēng)動(dòng)裝巖機(jī)等礦井中的施工設(shè)備，以及能夠利用風(fēng)動(dòng)來控制的相關(guān)設(shè)備。在礦井中的空氣壓縮機(jī)使用中利用機(jī)電變頻調(diào)速技術(shù)，能夠有效的降低電能的消耗，因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)情況下，空氣壓縮機(jī)的耗電量在整個(gè)礦井總電能耗用上占用了40%的份額。因此，在運(yùn)用空氣壓縮機(jī)的時(shí)候，通過對其進(jìn)行變頻調(diào)控技術(shù)，有效的進(jìn)行節(jié)能的運(yùn)行，從而降低礦井的生產(chǎn)成本，最終提高礦井的經(jīng)濟(jì)效益。

（三）機(jī)電變頻調(diào)速技術(shù)在礦井通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

礦井中的通風(fēng)機(jī)也是礦井生產(chǎn)過程中的主要機(jī)電設(shè)備，在電能的消耗上也占用了很大的部分。礦井通風(fēng)機(jī)在進(jìn)行應(yīng)用的過程中，一般都是采用的異步電機(jī)，或者是在運(yùn)作的時(shí)候利用同步電機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)，以此來進(jìn)行均衡的運(yùn)轉(zhuǎn)。對于我國當(dāng)前的礦井來說，其特點(diǎn)一般都是礦井的巷道隨著時(shí)間的增加而逐漸的加深，礦井的產(chǎn)量在逐年的不斷增加，使得礦井中的通風(fēng)量在逐漸的加大。在當(dāng)前我國的礦井通風(fēng)機(jī)的選擇過程中，一般情況下都是按照最大開采量所需要的通風(fēng)量來對通風(fēng)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此，隨著時(shí)間的不斷增加，深度的不斷加深，風(fēng)量的需求不斷的提升，對于早起設(shè)計(jì)的礦井通風(fēng)機(jī)已經(jīng)不能夠完全達(dá)到有效的通風(fēng)效果。而且，礦井中的作業(yè)一般都不是很均衡，夜班進(jìn)行工作的人員是很少的，對于風(fēng)量的要求是較小的，特別的是在節(jié)假日的時(shí)候，工作人員幾乎沒有，但是在這個(gè)過程中依然要進(jìn)行礦井的通風(fēng)，經(jīng)常性的會(huì)出現(xiàn)對礦井通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量不進(jìn)行調(diào)節(jié)，還是保持這大量的風(fēng)量輸出，造成不必要的電能消耗。因此，采用機(jī)電變頻調(diào)速技術(shù)，能夠有效的對通風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，采用同步電機(jī)直接高壓變頻器，對電能的節(jié)約十分的有效。

三、結(jié)語

綜上所述，對于機(jī)電變頻調(diào)速技術(shù)在礦井中的應(yīng)用來講，其實(shí)際作用就是由于礦井所需要的設(shè)備一般都是以大型的設(shè)備為主，并且對設(shè)備的要求都是相對較高的，特別是對于電氣轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)來講，要能夠有效的保證這些大型機(jī)電設(shè)備正常的運(yùn)行。對于我國當(dāng)前的基本形式來看，礦井的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還是相對較為落后的，并且在進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，相關(guān)的大型設(shè)備在礦井中受到了空間的限制，因此，就需要不斷的對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，以此來適應(yīng)現(xiàn)實(shí)的條件，有效的利用機(jī)電變頻調(diào)速技術(shù)來控制設(shè)備的運(yùn)作，最終的目的就是對電能進(jìn)行節(jié)約，提高礦井的整體經(jīng)濟(jì)效益。

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