變頻調(diào)速技術(shù)在礦業(yè)運(yùn)輸系統(tǒng)中的節(jié)能應(yīng)用

牛柏森

(河南永錦能源云蓋山煤礦二礦，河南 禹州 461670)

1 變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理

“變頻調(diào)速技術(shù)”是一項(xiàng)通過(guò)改變供電頻率以影響交流電機(jī)來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的一項(xiàng)技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)有很強(qiáng)的綜合性，其囊括了計(jì)算機(jī)、電子工程技術(shù)、電動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)和強(qiáng)電弱點(diǎn)融合技術(shù)等等。該技術(shù)通過(guò)使用電力半導(dǎo)體所擁有的通與斷的功效將工作頻率電源轉(zhuǎn)變成某個(gè)特定頻率的電量控制裝備。工頻電源經(jīng)過(guò)整流橋的整流作用后變?yōu)橹绷麟妷?，然后直流電壓在逆變器的作用下成為交流電壓，化身為?qū)動(dòng)交流電機(jī)工作的電源。此類調(diào)節(jié)方法能完成無(wú)附帶的轉(zhuǎn)動(dòng)速度差的調(diào)節(jié)，還能夠使得電機(jī)獲得無(wú)極速度調(diào)節(jié)的電壓與電流，完成平滑調(diào)速，穩(wěn)定且有效地提升機(jī)械工作效率。

2 變頻調(diào)速技術(shù)在礦用皮帶傳輸機(jī)應(yīng)用的意義

2.1 礦用皮帶變頻系統(tǒng)簡(jiǎn)介

在矢量控制器的作用下，礦用型皮帶傳輸裝置結(jié)合變頻調(diào)速技術(shù)完成驅(qū)動(dòng)主電機(jī)等各項(xiàng)工作。同時(shí)，相關(guān)的運(yùn)輸設(shè)備可以在傳感器收集到的電機(jī)運(yùn)行、皮帶運(yùn)輸機(jī)工作條件和工作狀態(tài)等各類信息幫助下，由控制系統(tǒng)集中調(diào)控，做出實(shí)時(shí)反應(yīng)，完成礦用皮帶運(yùn)輸機(jī)的多項(xiàng)控制技能。主控臺(tái)和變頻臺(tái)等構(gòu)成礦用皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的主要部件在操作人員的操作下，可實(shí)時(shí)通過(guò)控制樞紐來(lái)完成對(duì)礦用皮帶傳輸機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)作，相關(guān)運(yùn)行參數(shù)還能同步通過(guò)人機(jī)交互界面和顯示燈等表現(xiàn)出來(lái)，可以有效地提高人員操作的精確性，提高容錯(cuò)率。

2.2 變頻技術(shù)的應(yīng)用意義

地域性的區(qū)別使得環(huán)境差異較大，煤炭挖掘與開(kāi)采的方式也會(huì)存在相當(dāng)大的差別，這在很大程度上增加了礦井工作的差異性。因?yàn)楣ぷ鏖_(kāi)展過(guò)程中存在大量不可控內(nèi)容，這些內(nèi)容都嚴(yán)格苛求對(duì)礦開(kāi)采。為確保各項(xiàng)工作按照原有計(jì)劃進(jìn)行，設(shè)備和運(yùn)輸裝置等將相應(yīng)開(kāi)展實(shí)時(shí)調(diào)整，傳統(tǒng)的礦用皮帶傳輸機(jī)在直流供電時(shí)功率很大，能源的損耗也不小，縮減了企業(yè)利益。礦用皮帶傳輸機(jī)與變頻技術(shù)的結(jié)合使得該系統(tǒng)能夠通過(guò)電動(dòng)機(jī)等裝置完成功率和運(yùn)轉(zhuǎn)能耗的調(diào)整，而后工作的有效性明顯地提高，對(duì)促進(jìn)后續(xù)各項(xiàng)工作有效開(kāi)展有著很大幫助。

3 變頻調(diào)速技術(shù)在使用過(guò)程中的抗干擾措施

3.1 產(chǎn)生變頻器干擾的原因

電機(jī)轉(zhuǎn)速與供電頻率呈正相關(guān)，故該技術(shù)的主要方法為“變頻”(運(yùn)輸系統(tǒng)的供電頻率)改變“電機(jī)轉(zhuǎn)速”。然而，變頻器在運(yùn)行中經(jīng)常受到外部電網(wǎng)的擾動(dòng)諧波，這就使得電網(wǎng)中的電壓和電流產(chǎn)生改變。若工作人員在變頻器工作期間沒(méi)有能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理這些諧波，因諧波而波形畸形的電壓和電流將使得電網(wǎng)產(chǎn)生噪音，進(jìn)而影響到變頻器。除了電網(wǎng)的外部擾動(dòng)之外，變頻器在高速模式切換中也容易產(chǎn)生大量的噪聲，故變頻器本身也將成為產(chǎn)生變頻器干擾的原因之一。

3.2 變頻器防干擾措施

使用短的信號(hào)線來(lái)利用外部信號(hào)控制變頻器，分離變頻器的各項(xiàng)線路，利用上屏蔽罩，并使用雙芯屏蔽的方式來(lái)減少和隔絕信號(hào)線的電磁干擾。除使用隔絕干擾源頭的方式來(lái)減少擾動(dòng)外，運(yùn)用電抗器以抑制外部電網(wǎng)造成的諧波擾動(dòng)也不失為好方法。運(yùn)用在變頻器輸入端和電源之間安裝電抗器的方法以減少電網(wǎng)引起的諧波擾動(dòng)，這樣的方式主要是通過(guò)安裝交流電抗器抵制輸入電流中的低次方諧波來(lái)減少外部電路網(wǎng)絡(luò)給變頻器帶來(lái)的附帶影響。除此之外，交流的電抗器擁有很強(qiáng)的提升功率的功效，能夠讓變頻器以更佳狀態(tài)運(yùn)行。將電控制器安裝在濾波功效的電容器和整流橋間，就能得到交流電抗器另一端的結(jié)果，能夠減弱輸入電流中的高階次諧波來(lái)減弱外部電網(wǎng)的影響。此外，有效的接地方法理應(yīng)在利用電抗器消除諧波的運(yùn)作過(guò)程中同步減弱外部電網(wǎng)的諧波造成的擾動(dòng)，還在減弱變頻器自身的干擾上有著顯著作用。變頻器的接地應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離其它電氣動(dòng)力設(shè)備的接地點(diǎn)，避免其它電力設(shè)備在工作中產(chǎn)生噪聲對(duì)變頻器在接地端產(chǎn)生新的干擾。

4 變頻調(diào)速應(yīng)用探究

4.1 初始階段

起步階段時(shí)間變化很大程度取決于動(dòng)滑輪的靜態(tài)電阻。在機(jī)器啟動(dòng)的初步階段，機(jī)器的阻力主要從靜止阻力變化為動(dòng)態(tài)阻力。傳輸帶因分布在不同位置的不規(guī)則變動(dòng)的阻力發(fā)生較為劇烈的振動(dòng)，機(jī)器的運(yùn)作也同步由截面內(nèi)側(cè)的張力增大得以實(shí)現(xiàn)。但傳輸帶初始的增加張力幾乎是機(jī)械在啟動(dòng)途中的所有張力來(lái)源，所以，變頻的驅(qū)動(dòng)方法能夠把傳輸帶的動(dòng)力輸入點(diǎn)回返到傳輸帶，確保傳輸帶運(yùn)作過(guò)程中張力的宏觀上實(shí)時(shí)平衡。

4.2 運(yùn)行階段

運(yùn)行階段作為運(yùn)輸期啟動(dòng)后等待達(dá)到額定功率的過(guò)渡階段，不穩(wěn)定性較高。這一階段內(nèi)交流電機(jī)剛剛啟動(dòng)，在輸入點(diǎn)有著強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)張力，傳輸帶因分布位置不同，角度不同等因素各個(gè)部位的阻力相差甚大，故此階段整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性在整個(gè)過(guò)程中屬于較差的一段。

4.3 控制階段

礦用皮帶系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了起始階段和運(yùn)行階段后進(jìn)入了控制階段，此后即可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地改變電壓頻率以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。在此過(guò)程中轉(zhuǎn)速的提升動(dòng)作在誤差允許方位內(nèi)以相當(dāng)平穩(wěn)平滑的速率逐步增大，直到逼近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速提升加速度逐漸下降，最后趨近額定轉(zhuǎn)速。該種調(diào)節(jié)方式最大的優(yōu)勢(shì)在于能夠使得機(jī)器平滑運(yùn)作，降低機(jī)器的啟動(dòng)動(dòng)作損耗電機(jī)的程度，使得機(jī)器壽命延長(zhǎng)，同時(shí)通過(guò)減少對(duì)電機(jī)的檢修工作增加運(yùn)作時(shí)間以提高企業(yè)利潤(rùn)。

5 結(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)的皮帶運(yùn)輸機(jī)相比，應(yīng)用了變頻調(diào)速的運(yùn)輸機(jī)在調(diào)速敏捷性和穩(wěn)定性方面都有著獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，能夠有效解決傳統(tǒng)機(jī)械調(diào)速區(qū)間小、能耗大、運(yùn)作不平滑等缺點(diǎn)。工程中的各項(xiàng)實(shí)踐數(shù)據(jù)可以說(shuō)明，運(yùn)用了變頻調(diào)速技術(shù)后的皮帶運(yùn)輸機(jī)可大幅減少維護(hù)工作上的工作量和工作時(shí)長(zhǎng)，對(duì)系統(tǒng)的損耗也明顯降低，可以非常直觀地提升礦產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。