變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用分析

齊國峰

【摘 要】目前，我國煤礦資源需求不斷增加，礦產開發水平逐漸提高，在節能環保理念下，變頻節能技術的應用在煤礦機電設備中得到體現?；诖?，本文對煤礦機電設備中變頻技術的應用展開探討。

【關鍵詞】變頻技術；煤礦機電；機電設備；煤礦設備

在煤礦企業應用節能技術的過程中，需要全面的結合生產安全情況、技術水平以及節能方案的可操作性等等，而且還能夠采用先進技術，對煤礦企業之中的機電設備控制方式進一步加以優化，只有這樣才能夠有效的減少煤礦企業能源消耗數量，確保煤礦企業的經濟效益得以提升。

一、關于變頻設備工作原理

變頻器的基本作用就是將工頻（我國50Hz）電源變為電壓與頻率可調的三相交流電。按變頻器的工作原理將其分為交—直—交變頻器和交—交變頻器兩種。交—交變頻器是將工頻交流直接變換成電壓和頻率均可控制的交流電。而交—直—交變頻器則是先將工頻交流電通過整流器變為直流電，然后通過逆變器變換成電壓和頻率均可控制的交流電。變頻器組成：（1）整流器作用是將三相或單相交流電整流成直流電，其輸入為正弦波輸出為非正弦波且帶有豐富的諧波。（2）中間直流環節又稱中間直流儲能環節用于緩沖與電機之間的無功能量的緩沖。（3）逆變器作用是將直流電轉變為可調電壓和頻率三相交流電輸出，其輸出電壓為非正弦波，輸出電流近似正弦。變頻調速核心有兩種，一種是“V/F控制”，特點是簡單實用、使用廣泛、性能一般，其主要原理是通過保證輸出電壓及頻率恒定就能近似保持電機磁通恒定，但低頻時定子阻抗壓降會導致磁通下降，此時需將輸出電壓適當提高保持磁通穩態。二是“矢量控制”，其特點是性能優良、可與直流調速相媲美。其原理是采用矢量坐標變換來實現對異步電機定子勵磁電流分量和轉矩電流分量的解耦控制從而保持電機磁通的恒定。

二、變頻技術對煤礦機電節能的影響

目前，在煤礦機電節能設計過程中，變頻技術的應用越來越廣泛，通過應用變頻技術能夠顯著的降低機電設備能源消耗量。變頻技術主要是應用在煤礦機電設備的閥門調節、擋板節流以及電機轉速等方面，其節能效果非常明顯，而其中在電機轉速調節中變頻技術的應用最為廣泛的。通常應用變頻技術針對電機轉速進行調節時，具體的調節方法包含有下列幾種類型，分別為電機轉差率調節方法、磁極對數調節方法和供電頻率調節方法等。而采用電機轉差率調節方法和磁極對數調節方法對電機的轉速進行調節過程中，某些方面仍有缺陷存在。比如，若是采用電機轉差率調節方法針對電機轉速加以調節時，當電機處于低速運行的狀況之下，轉差率相對大，從而導致了相應的損耗也會有所增加，同時調節的效果不太明顯。如果采用供電頻率調節方法，則不管是電機處在高速運行還是處在低速運行狀態時，均能夠確保維持相對穩定的轉差率，如此便能夠保障電機運行效率得以提升，同時調節的精度也相對高，可以實現對電機的無極調速。

三、變頻技術在煤礦機電設備中的應用分析

（一）調速系統改造

PLC電控系統應提供合理優化的可控起動和制動功能，控制輸送機按適當的起動、制動速度或加速度曲線起動和制動，滿足帶式輸送機各種運行工況的要求，包括可控起動、控制變速和定速帶載運行、可控停車以及緊急停車等。變頻調速裝置采用的是合康億盛生產的HI-VERT-YVF型變頻調速裝置，該變頻調速裝置所采用的技術為矢量控制正弦波PWM調控方法，該種調速方法擁有更加優良的調速性能，而且在調速過程中具有更高的可靠性，調速時也更為便捷，可以更好地滿足四象限運行要求。在系統運行時，利用變頻裝置便能夠保證驅動設備依照相應的速率運行，從而更好地滿足各個階段之中皮帶輸送系統對于速率的需求。變頻裝置自身還擁有過載保護、過流保護以及過壓保護等功能，若是皮帶機在運行時發生偏斜或者超速等問題，變頻調控裝置便能夠和系統之中傳感裝置相互配合，確保對皮帶輸送系統實時的保護，從而保障煤礦皮帶機運行的安全性。

（二）有載調壓變壓器裝置及高效節能變壓器裝置選擇

之所以需要設置有載調壓變壓器裝置，其最為重要功能便是能夠確保供電系統電壓能夠滿足煤礦開采作業的需求，這是由于在煤礦開采過程之中，很多的機電設備之中電動機均為高壓大型電動機，特別是一些鼠籠型電動機，這些設備在開始運行過程中，要求應當確保擁有一定的電壓供應，所以，在煤礦企業之中要求應當設置有有載調壓變壓器裝置。而安裝高效節能變壓器裝置，則能夠依據不同的負載情況，對煤礦中一些終端機電設備運行過程中的電壓進行實時調節，從而實現節能降耗的目標。

（三）提升機、輸送機中的應用

煤礦用提升機、輸送機其構成電機按性能不同可分為直流電機、同步電機、異步電機。采用直流電機的提升機、輸送機具有較大的啟動轉矩和良好的啟、制動性能并且在較寬范圍內實現平滑調速，但缺點也十分明顯其結構復雜、價格貴、維護成本高。采用同步電機的提升機、輸送機具有轉速恒定及功率因數可調的優點但其缺點也較多首先結構復雜其次價格昂貴再次啟動麻煩最后是維護成本高。采用異步電機的提升機、輸送機在各行業使用廣泛，其優點是結構簡單、價格低廉、運行可靠、維護方便。但相比直流電動機其啟動性能和調速性能差，而與同步電機相比其功率因數不高。傳統礦井使用異步電機的提升機通常采用電阻調速，而這種調速方式有兩點明顯缺點一是在調速過程中電阻熱功率大電能損耗多，二是調速功能差有明顯的的遲滯感和階梯性。為了到達節電降耗傳與后期維護運行兩者的最優經濟效果，采用異步電機提升機配用相適變頻器成為首選。

（四）通風設備中的應用

煤礦通風設備變頻節能設計要求應當能夠達到通風設備軟啟動以及自動保護的要求，同時還能夠確保通風設備在運行過程中也可以實現變頻節能控制的目標。通風系統能夠依照實際的生產條件，利用PLC裝置完成變頻信號的輸出，以實現對通風設備的變頻控制，確保通風設備的實時風量能夠達到實際生產需求。變頻節能技術應用于煤礦通風機電設備控制系統之中，要求應當能夠達到信息共享的目標，并且所構建的變頻節能系統還應當能夠對通風機設備實時參數進行控制，可以完成信息查詢。變頻節能設計還應當盡可能做到操作便捷，擁有優良的可維護性，與操作人員的操作習慣相符合。

四、結語

變頻技術這種先進的智控技術，能夠有效的提高礦山機電設備生產與加工的效率。此外在變頻技術的影響下，煤企生產成本也將大大降低，進而實現了由傳統生產向現代化生產模式與理念的轉變。大力推廣變頻技術如今已經成為每一個煤企的工作基本準則，是現代化煤企行業的生產衡量標準。煤礦企業必須重視變頻技術的應用，只有這樣才能推動我國煤礦產業的可持續發展。

【參考文獻】

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