導(dǎo)語：變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機電設(shè)備的運用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在介紹變頻技術(shù)主要優(yōu)點的基礎(chǔ)上，以煤礦風(fēng)機為例，對變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機電設(shè)備中的應(yīng)用進行深入分析，為變頻技術(shù)在煤礦工業(yè)實現(xiàn)全面普及提供可靠參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；現(xiàn)代煤礦；煤礦機電設(shè)備

煤炭是中國的主要能源。中國煤炭行業(yè)有著很大的節(jié)能潛力。目前，節(jié)能已成為中國重要國策，但在實際生產(chǎn)中依然存在能源浪費情況。對此，為推動國民經(jīng)濟快速發(fā)展，促進能源的節(jié)約與綜合利用，依據(jù)現(xiàn)階段基本政策，并結(jié)合產(chǎn)業(yè)實際發(fā)展情況，需要對煤礦機電設(shè)備實施全面的節(jié)能改造，這對進一步提高裝備自動化與現(xiàn)代化，并增加經(jīng)濟效益都有重要作用和現(xiàn)實意義。變頻技術(shù)就是能實現(xiàn)以上目標(biāo)的重要手段。

1變頻技術(shù)主要優(yōu)點

1.1減小電壓波動。在電機工頻啟動過程中，不僅電流快速增加，而且電壓也會以很大的幅度發(fā)生波動，其下降幅度主要受電機功率及配網(wǎng)容量2個因素的影響。如果電壓下降，將使電壓敏感設(shè)備因為故障而發(fā)生跳閘。針對這一問題，應(yīng)用變頻技術(shù)后，因其可實現(xiàn)在零頻零壓條件下的正常逐步啟動，所以能在很大程度上減小電壓波動[1]。1.2減少對電網(wǎng)造成的沖擊。電機的功率和電流、電壓兩者乘積成正比，經(jīng)工頻直接啟動之后，電機實際消耗的功率會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過變頻啟動過程中需要的功率。通常情況下，在直接工頻啟動后都會產(chǎn)生一定的電涌，對其他用戶正常供電造成影響，導(dǎo)致峰谷差值增大。此時，若采用變頻技術(shù)控制電機的啟動和停止，將能從本質(zhì)上消除以上問題。1.3實現(xiàn)對加速功能的控制。在工頻啟動過程中，電機和電機相連的部件都會產(chǎn)生振動，使機械部分的磨損加劇，縮短了部件及電機使用壽命。若能采用變頻技術(shù)，則可以進行零速啟動，同時根據(jù)用戶要求實現(xiàn)平滑加速，選擇適宜的加速曲線，如自動加速、直線型加速或S型加速，進而解決以上問題。1.4實現(xiàn)對運行速度的控制。利用變頻技術(shù)能實現(xiàn)對整個工藝過程的優(yōu)化，使運行速度切實滿足生產(chǎn)工藝提出的要求。通過內(nèi)置PID（比例、積分、微分控制），能達(dá)到無級調(diào)節(jié)的目標(biāo)，此外利用PLC（可編程邏輯控制器）技術(shù)還能對運行速度進行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。1.5實現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩極限的調(diào)節(jié)。采用變頻技術(shù)實現(xiàn)調(diào)速后，還能通過對轉(zhuǎn)矩極限的調(diào)節(jié)來進一步保證生產(chǎn)工藝的連續(xù)性及產(chǎn)品質(zhì)量可靠性。現(xiàn)在的變頻技術(shù)除了能對轉(zhuǎn)矩極限進行調(diào)節(jié)，還能將控制的精度提高3%～5%。然而，如果在工頻狀態(tài)下，電機僅可通過對電流的檢測來控制，根本無法像變頻控制那樣實現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩的精確控制[2]。1.6實現(xiàn)對停止方式的控制。與對加速功能的控制相同，采用變頻技術(shù)后，也能使停止方式得到控制，同時還能選擇多種停止方式，能有效減少對設(shè)備機械部分造成的沖擊，進而提高整個系統(tǒng)的安全水平，起到延長設(shè)備使用壽命的作用。1.7實現(xiàn)對啟動電流的控制。電機在工頻啟動過程中，會產(chǎn)生比額定電流大數(shù)倍的啟動電流，該電流會帶來很大的熱量，使電機使用壽命縮短。采用變頻技術(shù)后，能做到零速零壓啟動，從根本上減小啟動電流，從而減少維護費用，延長電機使用壽命。1.8實現(xiàn)可逆運行控制。采用變頻技術(shù)后，無需加設(shè)可逆控制裝置即可實現(xiàn)可逆運行控制，僅需要對輸出電壓相序進行適當(dāng)改變。這樣能大幅減少維護費用，并節(jié)省設(shè)備安裝空間。1.9減少機械傳動產(chǎn)生的磨損。采用變頻技術(shù)能直接進行高效轉(zhuǎn)矩輸出，減少機械傳動類的部件，形成以變頻技術(shù)為核心的新傳動系統(tǒng)，在減少磨損和降低成本的同時，保證了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性[3]。

2變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機電設(shè)備中的運用

以煤礦風(fēng)機為例對變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機電設(shè)備中的應(yīng)用進行探討。煤礦風(fēng)機作為煤礦重要的機電設(shè)備之一，目前大多以滿負(fù)荷工作過程中的風(fēng)需用量為依據(jù)進行選型。而在實際應(yīng)用過程中，滿負(fù)荷狀態(tài)持續(xù)時間并不長。在這種情況下，就可采用變頻技術(shù)對風(fēng)機進行控制。借助在變頻器中內(nèi)置的PID軟件，對電動機實際轉(zhuǎn)速予以調(diào)節(jié)，使其風(fēng)量始終保持恒定，在滿足工況實際要求的同時，進行閉環(huán)恒壓或恒流控制，最終使節(jié)能效率得到大幅提高[4]。因變頻技術(shù)的應(yīng)用能使大功率電機進行軟停與軟啟，所以能防止在啟動過程中產(chǎn)生電壓沖擊，降低電動機故障發(fā)生的概率，延長其使用壽命，同時對電網(wǎng)容量也不會提出太高的要求。當(dāng)風(fēng)機的實際轉(zhuǎn)速從n1變成n2時，風(fēng)機風(fēng)量、風(fēng)機風(fēng)壓和風(fēng)機功率有如下關(guān)系：Q2=Q1n2n1nn，(1)H2=H1n2n1nn2，(2)P2=P1n2n1nn3，(3)式(1)～(3)中，Q1、Q2為風(fēng)機風(fēng)量，m3/min；H1、H2為風(fēng)機風(fēng)壓，Pa；P1、P2為風(fēng)機功率，kW；n1、n2為風(fēng)機實際轉(zhuǎn)速，r/s。從式(1)～(3)可看出，風(fēng)機風(fēng)量和風(fēng)機轉(zhuǎn)速為正比關(guān)系，風(fēng)機風(fēng)壓和風(fēng)機轉(zhuǎn)速平方為正比關(guān)系，風(fēng)機功率和風(fēng)機轉(zhuǎn)速立方為正比關(guān)系。基于此，在理想條件下，風(fēng)機功率和風(fēng)機轉(zhuǎn)速具有如表1所示的關(guān)系。從表1數(shù)據(jù)可知，如果風(fēng)機風(fēng)量需求降低，則對風(fēng)機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)能起到節(jié)能效果。比如，實際風(fēng)機風(fēng)量需求減少一半時，只需要12.5%的風(fēng)機功率即可滿足需求，進而節(jié)省了87.5%的電能。若采用傳統(tǒng)方法對風(fēng)機風(fēng)量進行調(diào)節(jié)，盡管也可以實現(xiàn)對風(fēng)量的控制，但毫無節(jié)能效果。在風(fēng)機中采用變頻技術(shù)后，能達(dá)到以下效果：a)利用變頻器對電機實際轉(zhuǎn)速進行控制，直接取消擋板，既能降低裝備故障發(fā)生率，又能保證節(jié)能效果；b)利用變頻器對電機進行控制，能使電機實現(xiàn)軟啟動，避免了不必要的磨損，有效延長設(shè)備及整個系統(tǒng)的使用壽命，并減小對電網(wǎng)對其他部分造成的沖擊；c)電機運行于比額定轉(zhuǎn)速低的情況下，能有效降低噪聲，從而改善煤礦施工環(huán)境；d)實現(xiàn)過載自動保護、過壓自動保護、過流自動保護和電源缺相自動保護[5]；e)使電機實際運轉(zhuǎn)狀態(tài)更加靈活和多樣，既能手動控制，也能自動控制，而且支持兩者間隨時切換，同時還具備和其他控制裝置實現(xiàn)電氣聯(lián)鎖的條件，為后續(xù)的自動化改造創(chuàng)造良好條件；f)變頻器的安裝不會對現(xiàn)有配電設(shè)施及環(huán)境造成破壞，也不會對實際生產(chǎn)造成任何影響；g)風(fēng)機風(fēng)量的調(diào)節(jié)僅需通過操作電位器的旋鈕即可完成，操作十分方便。

3結(jié)語

a)變頻技術(shù)具有能減小電壓波動、減少對電網(wǎng)造成的沖擊、實現(xiàn)對加速功能的控制、實現(xiàn)對運行速度的控制、實現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩極限的調(diào)節(jié)、實現(xiàn)對停止方式的控制、實現(xiàn)對啟動電流的控制、實現(xiàn)可逆運行控制、減少機械傳動產(chǎn)生的磨損等優(yōu)點，是煤礦生產(chǎn)機電工程的研究重點；b)通過對變頻器的安裝設(shè)置及PID軟件的使用，能實現(xiàn)對煤礦風(fēng)機的變頻控制，真正使風(fēng)機運行在符合實際要求的負(fù)荷條件下，改變過去依賴擋板進行風(fēng)量調(diào)節(jié)的方式，在保證風(fēng)機運行穩(wěn)定性的同時，極大地減少了電能消耗，并具備多種自動保護功能，為其他控制裝置后續(xù)接入創(chuàng)造良好條件，改善煤礦生產(chǎn)環(huán)境。

參考文獻：

［1］馮剛，李建國.變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機電工程中的應(yīng)用實踐［J］.電子技術(shù)與軟件工程，2014(20)：126-127.

［2］呂曉偉.現(xiàn)代煤礦機電工程中變頻技術(shù)的應(yīng)用研究［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015(18)：20-21.

［3］張洪革.變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機電工程中的應(yīng)用實踐［J］.建材與裝飾，2017(15)：266-267.

［4］梁慧敏.變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機電工程的應(yīng)用實踐［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2016(10)：102.

［5］許超超.分析變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機電工程中的應(yīng)用實踐［J］.山東工業(yè)技術(shù)，2018(11)：201-202.

作者:武騰飛 單位:西山煤電股份有限公司馬蘭礦