導語：變頻技術在現(xiàn)代煤礦機電設備的運用一文來源于網友上傳，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：在介紹變頻技術主要優(yōu)點的基礎上，以煤礦風機為例，對變頻技術在現(xiàn)代煤礦機電設備中的應用進行深入分析，為變頻技術在煤礦工業(yè)實現(xiàn)全面普及提供可靠參考依據。

關鍵詞：變頻技術；現(xiàn)代煤礦；煤礦機電設備

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，但在實際生產中依然存在能源浪費情況。對此，為推動國民經濟快速發(fā)展，促進能源的節(jié)約與綜合利用，依據現(xiàn)階段基本政策，并結合產業(yè)實際發(fā)展情況，需要對煤礦機電設備實施全面的節(jié)能改造，這對進一步提高裝備自動化與現(xiàn)代化，并增加經濟效益都有重要作用和現(xiàn)實意義。變頻技術就是能實現(xiàn)以上目標的重要手段。

1變頻技術主要優(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容量2個因素的影響。如果電壓下降，將使電壓敏感設備因為故障而發(fā)生跳閘。針對這一問題，應用變頻技術后，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減少對電網造成的沖擊。電機的功率和電流、電壓兩者乘積成正比，經工頻直接啟動之后，電機實際消耗的功率會遠遠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生一定的電涌，對其他用戶正常供電造成影響，導致峰谷差值增大。此時，若采用變頻技術控制電機的啟動和停止，將能從本質上消除以上問題。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，則可以進行零速啟動，同時根據用戶要求實現(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工藝提出的要求。通過內置PID（比例、積分、微分控制），能達到無級調節(jié)的目標，此外利用PLC（可編程邏輯控制器）技術還能對運行速度進行遠程調節(jié)。1.5實現(xiàn)對轉矩極限的調節(jié)。采用變頻技術實現(xiàn)調速后，還能通過對轉矩極限的調節(jié)來進一步保證生產工藝的連續(xù)性及產品質量可靠性?，F(xiàn)在的變頻技術除了能對轉矩極限進行調節(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。采用變頻技術后，無需加設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改變。這樣能大幅減少維護費用，并節(jié)省設備安裝空間。1.9減少機械傳動產生的磨損。采用變頻技術能直接進行高效轉矩輸出，減少機械傳動類的部件，形成以變頻技術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變頻技術在現(xiàn)代煤礦機電設備中的運用

以煤礦風機為例對變頻技術在現(xiàn)代煤礦機電設備中的應用進行探討。煤礦風機作為煤礦重要的機電設備之一，目前大多以滿負荷工作過程中的風需用量為依據進行選型。而在實際應用過程中，滿負荷狀態(tài)持續(xù)時間并不長。在這種情況下，就可采用變頻技術對風機進行控制。借助在變頻器中內置的PID軟件，對電動機實際轉速予以調節(jié)，使其風量始終保持恒定，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]。因變頻技術的應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，同時對電網容量也不會提出太高的要求。當風機的實際轉速從n1變成n2時，風機風量、風機風壓和風機功率有如下關系：Q2=Q1n2n1nn，(1)H2=H1n2n1nn2，(2)P2=P1n2n1nn3，(3)式(1)～(3)中，Q1、Q2為風機風量，m3/min；H1、H2為風機風壓，Pa；P1、P2為風機功率，kW；n1、n2為風機實際轉速，r/s。從式(1)～(3)可看出，風機風量和風機轉速為正比關系，風機風壓和風機轉速平方為正比關系，風機功率和風機轉速立方為正比關系?；诖?，在理想條件下，風機功率和風機轉速具有如表1所示的關系。從表1數(shù)據可知，如果風機風量需求降低，則對風機轉速進行調節(jié)能起到節(jié)能效果。比如，實際風機風量需求減少一半時，只需要12.5%的風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)方法對風機風量進行調節(jié)，盡管也可以實現(xiàn)對風量的控制，但毫無節(jié)能效果。在風機中采用變頻技術后，能達到以下效果：a)利用變頻器對電機實際轉速進行控制，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，有效延長設備及整個系統(tǒng)的使用壽命，并減小對電網對其他部分造成的沖擊；c)電機運行于比額定轉速低的情況下，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)有配電設施及環(huán)境造成破壞，也不會對實際生產造成任何影響；g)風機風量的調節(jié)僅需通過操作電位器的旋鈕即可完成，操作十分方便。

3結語

a)變頻技術具有能減小電壓波動、減少對電網造成的沖擊、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)對轉矩極限的調節(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、減少機械傳動產生的磨損等優(yōu)點，是煤礦生產機電工程的研究重點；b)通過對變頻器的安裝設置及PID軟件的使用，能實現(xiàn)對煤礦風機的變頻控制，真正使風機運行在符合實際要求的負荷條件下，改變過去依賴擋板進行風量調節(jié)的方式，在保證風機運行穩(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，改善煤礦生產環(huán)境。

參考文獻：

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

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

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

［4］梁慧敏.變頻技術在現(xiàn)代煤礦機電工程的應用實踐［J］.內蒙古煤炭經濟，2016(10)：102.

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

作者:武騰飛 單位:西山煤電股份有限公司馬蘭礦