變頻器在選煤廠機(jī)電領(lǐng)域中的節(jié)能應(yīng)用與研究

蔡 江

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司二礦選煤廠 山西陽泉 045000）

引言

如今，選煤廠不斷進(jìn)行改革與創(chuàng)新，同時(shí)也對(duì)科技提出了更高的要求。其中，選煤廠的高能耗是每一個(gè)選煤廠面臨的巨大問題，阻礙著選煤廠的發(fā)展。在選煤廠中的各種設(shè)備的電壓要求各有不同，每一個(gè)選煤廠中均配置變頻器。良好的變頻器狀態(tài)是選煤企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的必要條件。針對(duì)選煤環(huán)節(jié)中的不同設(shè)備需要滿足相應(yīng)的變頻標(biāo)準(zhǔn)。所以，為了使電容器更好的彌補(bǔ)電路中電能的損耗，保障電機(jī)與變壓器配套，在選擇設(shè)備時(shí)便需要選擇正確的變頻設(shè)備。本文將主要介紹變頻器在選煤廠機(jī)電領(lǐng)域中的節(jié)能降耗應(yīng)用。

1 變頻器概述

變頻器是通過半導(dǎo)體的通斷特性轉(zhuǎn)換頻率較為固定的交流電。通過調(diào)節(jié)變頻器可以控制轉(zhuǎn)換之后交流電的頻率，并且能夠使頻率連續(xù)。通過變頻器內(nèi)部的三項(xiàng)二極管整流電路對(duì)三相交流電進(jìn)行轉(zhuǎn)換，利用變頻器內(nèi)部的IGBT管改變逆變器輸出的電波，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換頻率的目的。在每組IGBT管工作周期內(nèi)，改變通斷時(shí)間的比值轉(zhuǎn)換逆變器輸出電壓幅值的大小，也可以認(rèn)為通過改變脈沖的寬度實(shí)現(xiàn)逆變器輸出電壓的轉(zhuǎn)變。例如，在周期控制期間，開關(guān)元件發(fā)生斷通，使輸出的矩形脈沖波電壓與正弦波電壓下的面積相接近，那么逆變器輸出的電壓也就與三項(xiàng)正弦波接近。因此，憑借變頻器可以使電機(jī)能夠平滑啟動(dòng)。

2 變頻器在選煤廠機(jī)電領(lǐng)域中的節(jié)能應(yīng)用

2.1 功率變頻與低壓電頻的使用

在選擇變頻設(shè)備時(shí)，在效果相差不大時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇功率較小的設(shè)備。在保障選煤廠的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，選用低電壓的設(shè)備可以從根本上緩解電能高損耗的情況。雖然少量的低電壓設(shè)備所節(jié)省的電能微乎其微，但是在選煤廠中同時(shí)存在多個(gè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，在實(shí)際的選煤廠運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，選用低電壓的設(shè)備可以節(jié)省大量的電能。因此，在低電壓設(shè)備數(shù)量眾多的前提下，可以通過選用低電壓設(shè)備實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

有效功率與實(shí)際功率是衡量電能有效率的標(biāo)準(zhǔn)之一。有效功率與實(shí)際功率之比被稱為功率因數(shù)。功率因數(shù)的值越大，則表明功率提升。所以，在使用變頻設(shè)備時(shí)需要提升功率因數(shù)，最大程度的降低無效功率。通過減少無效功率，可以使功率因數(shù)增大，轉(zhuǎn)變電氣設(shè)備的電容，進(jìn)而減少電能的損失，降低運(yùn)行的成本。因此，若要利用變頻器實(shí)現(xiàn)選煤廠的節(jié)能工作，需要在選擇設(shè)備時(shí)結(jié)合選煤廠的具體設(shè)備情況進(jìn)行篩選，縮短設(shè)備的無效運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。

2.2 變頻器線路的設(shè)計(jì)

眾所周知，電路中的電線具有一定的阻值，雖然一段電路的阻值較小，但線路較長(zhǎng)時(shí)，阻值會(huì)升高，電能損耗也隨之增大。所以，在安裝變頻器時(shí)，需要對(duì)廠房進(jìn)行合理規(guī)劃，盡量使線路最短。在一些多障礙區(qū)域的變頻器必須實(shí)現(xiàn)直線引入，如若不能進(jìn)行直線引入，也需要縮短線路的長(zhǎng)度，盡量規(guī)避不必要的線路迂回。在鋪設(shè)線路時(shí)，線路的阻值也屬于考慮的范圍。不同的金屬材料的導(dǎo)電能力不同。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的研究發(fā)現(xiàn)，使用銅芯的線路，能夠平衡線路費(fèi)用與電能消耗，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化。所以，在鋪設(shè)電路時(shí)需要盡量將鋁線更換為銅線。當(dāng)鋪設(shè)線路距離特別長(zhǎng)時(shí)，可以選用直徑較大的線路，在目的地附近時(shí)在換成相應(yīng)的細(xì)線。通過這種措施也能夠降低電路的電能損耗。此外，在選擇低壓電器時(shí)可以用二極管信號(hào)燈、小功率電燈泡等電器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的大功率電器，在保障生產(chǎn)正常進(jìn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。

2.3 變頻器在泵上的節(jié)能應(yīng)用

在選煤廠的水泵流量控制上可分為閥門調(diào)節(jié)以及擋板調(diào)節(jié)兩大方面。若采用閥門調(diào)節(jié)，系統(tǒng)壓力P數(shù)值將會(huì)變大，會(huì)對(duì)泵體與閥門的密封性帶來不良影響，如果長(zhǎng)此以往，還會(huì)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(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方式實(shí)現(xiàn)流量的控制，系統(tǒng)所受的壓力P將會(huì)隨著泵的轉(zhuǎn)速下降而下降，不會(huì)給泵體與閥門的密封性帶來不利影響。通過分析大量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)選煤廠的工藝環(huán)節(jié)要求水泵流量從百分百降低一半時(shí)，在理論上，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速所消耗的功率比調(diào)節(jié)閥門的功率少75%以上。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法控制泵水量，不僅節(jié)能還能夠明顯改善設(shè)備運(yùn)行工況。

結(jié)語

在選煤廠生產(chǎn)發(fā)展的過程中需要消耗大量的電能，因此，為了選煤廠更好的發(fā)展，必須減少電能的消耗，提高選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。在實(shí)際的行動(dòng)中，企業(yè)不能夠過度依賴于高耗能的變頻設(shè)備，而是需要在設(shè)備運(yùn)行中進(jìn)行定期的安全檢修，以及逐漸優(yōu)化設(shè)備的功能。節(jié)能減排不僅是我國(guó)的發(fā)展理念，還能夠提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)國(guó)家良好的發(fā)展。此外，在選煤廠的發(fā)展進(jìn)程中，僅通過優(yōu)化電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)是不可行的。因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中，許多的電能損耗是人為因素造成的。因此，選煤廠管理人員應(yīng)當(dāng)注重培養(yǎng)操作人員的職責(zé)意識(shí)以及節(jié)能意識(shí)。