高壓變頻器在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

摘 要：近些年，煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用數(shù)量以及范圍不斷拓展，而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，由于高壓變頻技術(shù)的節(jié)能以及調(diào)節(jié)性能與當(dāng)前煤礦機(jī)電設(shè)備能夠合理匹配，因此在煤礦機(jī)電設(shè)備中得以應(yīng)用。本文主要以煤礦機(jī)電設(shè)備作為研究對象，針對高壓變頻器基本含義以及作用進(jìn)行分析以及闡述，研究高壓變頻技術(shù)在煤礦設(shè)備中具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高壓變頻技術(shù)；煤礦機(jī)電設(shè)備；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TD63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）35-0217-02

引 言

在進(jìn)行煤礦井下工作時(shí)，現(xiàn)場生產(chǎn)條件十分復(fù)雜，同時(shí)不確定因素很多，而大部分井下設(shè)備基本都維持在負(fù)荷頻繁波動(dòng)狀態(tài)，這種情況下機(jī)電相關(guān)設(shè)備的基本工作效率就會(huì)較低，進(jìn)一步造成設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p耗，最終影響煤礦的高效以及運(yùn)行。而高壓變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)能效果以及調(diào)節(jié)性能，相對于其他技術(shù)具有無沖擊啟動(dòng)的優(yōu)良特性，因此在煤礦中得以應(yīng)用廣泛。

1 高壓變頻器原理與選型

1.1 高壓變頻器原理

高壓變頻器是一種基于電力半導(dǎo)體的通斷功能來實(shí)現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換的控制儀器。高壓變頻器本身的種類很多，根據(jù)分類方式的不同，它可以被分為很多不同的類型。一般高壓變頻器主要由變壓器柜、功率柜和控制柜3個(gè)部分構(gòu)成。功率柜中間包含著3組功率單元，主要的作用是輸出所需等級的電壓。給功率柜內(nèi)部的功率單元提供能量的被叫做變壓器柜。此外，功率柜的功率也時(shí)刻需要不斷進(jìn)行整流、逆變控制和進(jìn)行檢測處理，這就是控制柜的作用。

1.2 高壓變頻器的選型

按照控制方式選型：控制系統(tǒng)主要包括開環(huán)控制與閉環(huán)控制，該系統(tǒng)由異步電動(dòng)機(jī)與高壓變頻器組成。閉環(huán)主要由矢量控制有速度傳感器或PID控制器所組成，在溫度、流量、壓力、速度等有關(guān)場合中得到使用。開環(huán)控制主要運(yùn)用無速度傳感器矢量控制以及普通控制高壓變頻器所組成。

按照功率進(jìn)行選型：在變頻器的功率選擇中，應(yīng)注意以下問題。①頻繁啟動(dòng)工作的電動(dòng)機(jī)，選擇功率較大的變頻器，注重使用安全性；②若電動(dòng)機(jī)的變頻器與功率不相協(xié)調(diào)，應(yīng)重新設(shè)置調(diào)節(jié)程序，促進(jìn)設(shè)備節(jié)能；③選擇與發(fā)動(dòng)機(jī)功率相符的設(shè)備，特別注意變頻器的過載倍數(shù)與電動(dòng)機(jī)的過載倍數(shù)相匹配。

按照負(fù)載類型選型：每種類型的變頻器的負(fù)載都不同，轉(zhuǎn)矩與負(fù)載速度存在一定差距。通常情況下，變頻器適用于各種負(fù)載情況，而控制恒功率負(fù)載則可實(shí)現(xiàn)UIF控制。每種負(fù)載都有一定差別。因此，在選擇時(shí)應(yīng)注意鑒別。

2 煤礦機(jī)電設(shè)備中高壓變頻器的實(shí)際應(yīng)用

2.1 高壓變頻器在膠帶輸送機(jī)中的應(yīng)用

膠帶輸送機(jī)的特點(diǎn)主要有高電壓以及大功率，在煤炭運(yùn)輸過程中有著不可替代的重要作用。針對膠帶輸送機(jī)的重要性，在工作過程中就會(huì)要求設(shè)備性能的先進(jìn)性，從而實(shí)現(xiàn)煤炭運(yùn)輸工作的順利開展。而在以往的運(yùn)輸過程中，膠帶輸送機(jī)空載以及輕載的情況時(shí)有發(fā)生，造成電能的大量耗費(fèi)，資源浪費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重。除此以外，在一部分的皮帶輸送機(jī)中，液力耦合器是經(jīng)常使用的軟啟動(dòng)裝置，這種裝置的弊端就是電機(jī)失控狀況會(huì)比較常見，輸送機(jī)設(shè)備會(huì)增加損壞的程度。而通過應(yīng)用高壓變頻器，膠帶輸送機(jī)可以有效地解決以上這些問題，一些煤炭企業(yè)通過在實(shí)際工作生產(chǎn)中結(jié)合四象限變頻調(diào)速技術(shù)，得到了明顯的效果，技術(shù)的應(yīng)用增加了輸送機(jī)的保護(hù)作用，電機(jī)失控問題得以控制，故障發(fā)生的數(shù)量以及概率都有所降低，設(shè)備的使用壽命也得以增加。此外，還可以逐步提升輸送機(jī)的運(yùn)行效率，減少設(shè)備運(yùn)行過程中對于電能的損耗，具有令人滿意的節(jié)能效果。

2.2 高壓變頻器在采煤機(jī)中的應(yīng)用

在實(shí)際的采煤過程中，采煤機(jī)在操作上較為復(fù)雜，一般情況下，需要專業(yè)技術(shù)人員在現(xiàn)場進(jìn)行操控，以確保工作的順利進(jìn)展。但很多時(shí)候，采煤機(jī)的工作條件與煤礦作業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境顯得不相適應(yīng)，這就需要煤礦企業(yè)處理好采煤機(jī)與采煤現(xiàn)場環(huán)境的關(guān)系，做到高效、穩(wěn)定的操作。高壓變頻器被安裝到采煤機(jī)上后，取得了良好的作業(yè)效果。在操作性上，采煤機(jī)較之以往更加靈活、簡便，操作變得更加簡單，更加容易。推動(dòng)了采煤機(jī)的更新升級，擴(kuò)大采煤機(jī)的開采優(yōu)勢。安裝了高壓變頻器之后的采煤機(jī)，解決了能源消耗的問題。例如：采煤機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中為了克服偶然遇到的夾矸，往往采用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際所需要的功率的電動(dòng)機(jī)，經(jīng)常以40～50%的負(fù)荷進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，這種工作方式本身會(huì)造成很大的浪費(fèi)，最終也就引起了電動(dòng)機(jī)資源的浪費(fèi)。而如果此時(shí)能夠?qū)Ω邏鹤冾l器的功能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良和設(shè)計(jì)的話，也就會(huì)使電動(dòng)機(jī)最終達(dá)到節(jié)能的目的。

2.3 高壓變頻器在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用

礦井提升機(jī)主要被應(yīng)用于煤礦、金屬礦藏與非金屬礦藏中提升或下放煤炭、礦石、矸石、作業(yè)人員、其他材料與工具等事項(xiàng)中。對煤炭開采工作的進(jìn)展同樣具有重要意義，不亞于采煤機(jī)。但實(shí)際的情況為采煤現(xiàn)場的提升機(jī)經(jīng)長期使用，而未能定期維修或更新?lián)Q代，導(dǎo)致設(shè)備的靈敏性嚴(yán)重下降。另外，在使用提升機(jī)時(shí)，應(yīng)注重把控設(shè)備的速度，防止安全事故的產(chǎn)生?；谏鲜銮闆r，應(yīng)該在礦井提升機(jī)上面安裝高壓變頻器，通過利用變頻器的調(diào)速技術(shù)，對提升機(jī)控制系統(tǒng)加以改造，提升了對提升機(jī)運(yùn)行速度的控制。在調(diào)速過程中，可通過啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)或調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到礦井提升機(jī)的負(fù)荷需要。通過變頻器的控制，提升機(jī)在運(yùn)行過程中，更加平緩、更加安全穩(wěn)定，信號(hào)處理與制動(dòng)運(yùn)行更加迅速，整個(gè)機(jī)器更加具有靈敏度，整體性能得到了極大的提高。節(jié)能是高壓變頻器在煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)用中的一大優(yōu)勢。通過改造變頻器的功能與結(jié)構(gòu)，提升了提升機(jī)的節(jié)能能力，解決了電力資源浪費(fèi)的現(xiàn)象。

2.4 高壓變頻器在煤礦通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

煤礦通風(fēng)機(jī)是煤礦開采工作中的一項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)備，對井下開采環(huán)境的安全度具有極大作用。在煤礦開采現(xiàn)場，通風(fēng)機(jī)必須24h保持正常的通風(fēng)狀態(tài)。但在實(shí)際的開采作業(yè)中，并非所有企業(yè)都能做到24h保持正常通風(fēng)狀態(tài)。有的企業(yè)為節(jié)約生產(chǎn)成本，只在開采時(shí)將通風(fēng)機(jī)打開，在開采人員休息時(shí)，則會(huì)關(guān)閉通風(fēng)機(jī)。這就導(dǎo)致了礦下通風(fēng)條件不利，通風(fēng)效果不佳，給開采人員的生命以及財(cái)產(chǎn)安全帶來影響，對煤炭生產(chǎn)反而具有阻礙作用?？刂粕a(chǎn)成本是企業(yè)必須要做好的一項(xiàng)重要內(nèi)容。為實(shí)現(xiàn)這一目的，煤礦企業(yè)應(yīng)在通風(fēng)機(jī)上安裝高壓變頻器。此舉可達(dá)到降低通風(fēng)機(jī)耗能，降低電網(wǎng)對通風(fēng)機(jī)的損害，延長設(shè)備使用壽命的效果。通過將變頻器安裝在通風(fēng)機(jī)上，解決了通風(fēng)機(jī)耗能的問題，為生產(chǎn)企業(yè)節(jié)約了生產(chǎn)成本。

3 結(jié) 語

采煤現(xiàn)場的生產(chǎn)條件復(fù)雜多變，而大部分的井下設(shè)備基本都維持在一種負(fù)荷頻繁波動(dòng)的狀態(tài)，在這種情況下煤礦機(jī)電相關(guān)設(shè)備的基本工作效率就會(huì)較低，設(shè)備的損耗也會(huì)比較嚴(yán)重，最終影響到煤礦企業(yè)的高效運(yùn)行，文中介紹了高壓變頻器工作原理、選型要求，以及在膠帶輸送機(jī)、采煤機(jī)、提升機(jī)、通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用。高壓變頻器在使用中取得了顯著的效果，解決了許多實(shí)際問題。

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收稿日期：2018-11-4