变频节能技术在煤矿机电设备中的应用分析

齐国峰

【摘 要】目前，我国煤矿资源需求不断增加，矿产开发水平逐渐提高，在节能环保理念下，变频节能技术的应用在煤矿机电设备中得到体现。基于此，本文对煤矿机电设备中变频技术的应用展开探讨。

【关键词】变频技术；煤矿机电；机电设备；煤矿设备

在煤矿企业应用节能技术的过程中，需要全面的结合生产安全情况、技术水平以及节能方案的可操作性等等，而且还能够采用先进技术，对煤矿企业之中的机电设备控制方式进一步加以优化，只有这样才能够有效的减少煤矿企业能源消耗数量，确保煤矿企业的经济效益得以提升。

一、关于变频设备工作原理

变频器的基本作用就是将工频（我国50Hz）电源变为电压与频率可调的三相交流电。按变频器的工作原理将其分为交—直—交变频器和交—交变频器两种。交—交变频器是将工频交流直接变换成电压和频率均可控制的交流电。而交—直—交变频器则是先将工频交流电通过整流器变为直流电，然后通过逆变器变换成电压和频率均可控制的交流电。变频器组成：（1）整流器作用是将三相或单相交流电整流成直流电，其输入为正弦波输出为非正弦波且带有丰富的谐波。（2）中间直流环节又称中间直流储能环节用于缓冲与电机之间的无功能量的缓冲。（3）逆变器作用是将直流电转变为可调电压和频率三相交流电输出，其输出电压为非正弦波，输出电流近似正弦。变频调速核心有两种，一种是“V/F控制”，特点是简单实用、使用广泛、性能一般，其主要原理是通过保证输出电压及频率恒定就能近似保持电机磁通恒定，但低频时定子阻抗压降会导致磁通下降，此时需将输出电压适当提高保持磁通稳态。二是“矢量控制”，其特点是性能优良、可与直流调速相媲美。其原理是采用矢量坐标变换来实现对异步电机定子励磁电流分量和转矩电流分量的解耦控制从而保持电机磁通的恒定。

二、变频技术对煤矿机电节能的影响

目前，在煤矿机电节能设计过程中，变频技术的应用越来越广泛，通过应用变频技术能够显著的降低机电设备能源消耗量。变频技术主要是应用在煤矿机电设备的阀门调节、挡板节流以及电机转速等方面，其节能效果非常明显，而其中在电机转速调节中变频技术的应用最为广泛的。通常应用变频技术针对电机转速进行调节时，具体的调节方法包含有下列几种类型，分别为电机转差率调节方法、磁极对数调节方法和供电频率调节方法等。而采用电机转差率调节方法和磁极对数调节方法对电机的转速进行调节过程中，某些方面仍有缺陷存在。比如，若是采用电机转差率调节方法针对电机转速加以调节时，当电机处于低速運行的状况之下，转差率相对大，从而导致了相应的损耗也会有所增加，同时调节的效果不太明显。如果采用供电频率调节方法，则不管是电机处在高速运行还是处在低速运行状态时，均能够确保维持相对稳定的转差率，如此便能够保障电机运行效率得以提升，同时调节的精度也相对高，可以实现对电机的无极调速。

三、变频技术在煤矿机电设备中的应用分析

（一）调速系统改造

PLC电控系统应提供合理优化的可控起动和制动功能，控制输送机按适当的起动、制动速度或加速度曲线起动和制动，满足带式输送机各种运行工况的要求，包括可控起动、控制变速和定速带载运行、可控停车以及紧急停车等。变频调速装置采用的是合康亿盛生产的HI-VERT-YVF型变频调速装置，该变频调速装置所采用的技术为矢量控制正弦波PWM调控方法，该种调速方法拥有更加优良的调速性能，而且在调速过程中具有更高的可靠性，调速时也更为便捷，可以更好地满足四象限运行要求。在系统运行时，利用变频装置便能够保证驱动设备依照相应的速率运行，从而更好地满足各个阶段之中皮带输送系统对于速率的需求。变频装置自身还拥有过载保护、过流保护以及过压保护等功能，若是皮带机在运行时发生偏斜或者超速等问题，变频调控装置便能够和系统之中传感装置相互配合，确保对皮带输送系统实时的保护，从而保障煤矿皮带机运行的安全性。

（二）有载调压变压器装置及高效节能变压器装置选择

之所以需要设置有载调压变压器装置，其最为重要功能便是能够确保供电系统电压能够满足煤矿开采作业的需求，这是由于在煤矿开采过程之中，很多的机电设备之中电动机均为高压大型电动机，特别是一些鼠笼型电动机，这些设备在开始运行过程中，要求应当确保拥有一定的电压供应，所以，在煤矿企业之中要求应当设置有有载调压变压器装置。而安装高效节能变压器装置，则能够依据不同的负载情况，对煤矿中一些终端机电设备运行过程中的电压进行实时调节，从而实现节能降耗的目标。

（三）提升机、输送机中的应用

煤矿用提升机、输送机其构成电机按性能不同可分为直流电机、同步电机、异步电机。采用直流电机的提升机、输送机具有较大的启动转矩和良好的启、制动性能并且在较宽范围内实现平滑调速，但缺点也十分明显其结构复杂、价格贵、维护成本高。采用同步电机的提升机、输送机具有转速恒定及功率因数可调的优点但其缺点也较多首先结构复杂其次价格昂贵再次启动麻烦最后是维护成本高。采用异步电机的提升机、输送机在各行业使用广泛，其优点是结构简单、价格低廉、运行可靠、维护方便。但相比直流电动机其启动性能和调速性能差，而与同步电机相比其功率因数不高。传统矿井使用异步电机的提升机通常采用电阻调速，而这种调速方式有两点明显缺点一是在调速过程中电阻热功率大电能损耗多，二是调速功能差有明显的的迟滞感和阶梯性。为了到达节电降耗传与后期维护运行两者的最优经济效果，采用异步电机提升机配用相适变频器成为首选。

（四）通风设备中的应用

煤矿通风设备变频节能设计要求应当能够达到通风设备软启动以及自动保护的要求，同时还能够确保通风设备在运行过程中也可以实现变频节能控制的目标。通风系统能够依照实际的生产条件，利用PLC装置完成变频信号的输出，以实现对通风设备的变频控制，确保通风设备的实时风量能够达到实际生产需求。变频节能技术应用于煤矿通风机电设备控制系统之中，要求应当能够达到信息共享的目标，并且所构建的变频节能系统还应当能够对通风机设备实时参数进行控制，可以完成信息查询。变频节能设计还应当尽可能做到操作便捷，拥有优良的可维护性，与操作人员的操作习惯相符合。

四、结语

变频技术这种先进的智控技术，能够有效的提高矿山机电设备生产与加工的效率。此外在变频技术的影响下，煤企生产成本也将大大降低，进而实现了由传统生产向现代化生产模式与理念的转变。大力推广变频技术如今已经成为每一个煤企的工作基本准则，是现代化煤企行业的生产衡量标准。煤矿企业必须重视变频技术的应用，只有这样才能推动我国煤矿产业的可持续发展。

【参考文献】

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