導(dǎo)語(yǔ)：變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機(jī)電設(shè)備的運(yùn)用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，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(diǎn)的基礎(chǔ)上，以煤礦風(fēng)機(jī)為例，對(duì)變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行深入分析，為變頻技術(shù)在煤礦工業(yè)實(shí)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(jī)電設(shè)備

煤炭是中國(guó)的主要能源。中國(guó)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(guó)重要國(guó)策，但在實(shí)際生產(chǎn)中依然存在能源浪費(fèi)情況。對(duì)此，為推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，促進(jìn)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(shí)際發(fā)展情況，需要對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備實(shí)施全面的節(jié)能改造，這對(duì)進(jìn)一步提高裝備自動(dòng)化與現(xiàn)代化，并增加經(jīng)濟(jì)效益都有重要作用和現(xiàn)實(shí)意義。變頻技術(shù)就是能實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)的重要手段。

1變頻技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)

1.1減小電壓波動(dòng)。在電機(jī)工頻啟動(dòng)過程中，不僅電流快速增加，而且電壓也會(huì)以很大的幅度發(fā)生波動(dòng)，其下降幅度主要受電機(jī)功率及配網(wǎng)容量2個(gè)因素的影響。如果電壓下降，將使電壓敏感設(shè)備因?yàn)楣收隙l(fā)生跳閘。針對(duì)這一問題，應(yīng)用變頻技術(shù)后，因其可實(shí)現(xiàn)在零頻零壓條件下的正常逐步啟動(dòng)，所以能在很大程度上減小電壓波動(dòng)[1]。1.2減少對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊。電機(jī)的功率和電流、電壓兩者乘積成正比，經(jīng)工頻直接啟動(dòng)之后，電機(jī)實(shí)際消耗的功率會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過變頻啟動(dòng)過程中需要的功率。通常情況下，在直接工頻啟動(dòng)后都會(huì)產(chǎn)生一定的電涌，對(duì)其他用戶正常供電造成影響，導(dǎo)致峰谷差值增大。此時(shí)，若采用變頻技術(shù)控制電機(jī)的啟動(dòng)和停止，將能從本質(zhì)上消除以上問題。1.3實(shí)現(xiàn)對(duì)加速功能的控制。在工頻啟動(dòng)過程中，電機(jī)和電機(jī)相連的部件都會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，使機(jī)械部分的磨損加劇，縮短了部件及電機(jī)使用壽命。若能采用變頻技術(shù)，則可以進(jìn)行零速啟動(dòng)，同時(shí)根據(jù)用戶要求實(shí)現(xiàn)平滑加速，選擇適宜的加速曲線，如自動(dòng)加速、直線型加速或S型加速，進(jìn)而解決以上問題。1.4實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行速度的控制。利用變頻技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工藝過程的優(yōu)化，使運(yùn)行速度切實(shí)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(wú)級(jí)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(duì)運(yùn)行速度進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。1.5實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩極限的調(diào)節(jié)。采用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)速后，還能通過對(duì)轉(zhuǎn)矩極限的調(diào)節(jié)來(lái)進(jìn)一步保證生產(chǎn)工藝的連續(xù)性及產(chǎn)品質(zhì)量可靠性?，F(xiàn)在的變頻技術(shù)除了能對(duì)轉(zhuǎn)矩極限進(jìn)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(jī)僅可通過對(duì)電流的檢測(cè)來(lái)控制，根本無(wú)法像變頻控制那樣實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩的精確控制[2]。1.6實(shí)現(xiàn)對(duì)停止方式的控制。與對(duì)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(shí)還能選擇多種停止方式，能有效減少對(duì)設(shè)備機(jī)械部分造成的沖擊，進(jìn)而提高整個(gè)系統(tǒng)的安全水平，起到延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的作用。1.7實(shí)現(xiàn)對(duì)啟動(dòng)電流的控制。電機(jī)在工頻啟動(dòng)過程中，會(huì)產(chǎn)生比額定電流大數(shù)倍的啟動(dòng)電流，該電流會(huì)帶來(lái)很大的熱量，使電機(jī)使用壽命縮短。采用變頻技術(shù)后，能做到零速零壓?jiǎn)?dòng)，從根本上減小啟動(dòng)電流，從而減少維護(hù)費(fèi)用，延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命。1.8實(shí)現(xiàn)可逆運(yùn)行控制。采用變頻技術(shù)后，無(wú)需加設(shè)可逆控制裝置即可實(shí)現(xiàn)可逆運(yùn)行控制，僅需要對(duì)輸出電壓相序進(jìn)行適當(dāng)改變。這樣能大幅減少維護(hù)費(fèi)用，并節(jié)省設(shè)備安裝空間。1.9減少機(jī)械傳動(dòng)產(chǎn)生的磨損。采用變頻技術(shù)能直接進(jìn)行高效轉(zhuǎn)矩輸出，減少機(jī)械傳動(dòng)類的部件，形成以變頻技術(shù)為核心的新傳動(dòng)系統(tǒng)，在減少磨損和降低成本的同時(shí)，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性[3]。

2變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機(jī)電設(shè)備中的運(yùn)用

以煤礦風(fēng)機(jī)為例對(duì)變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行探討。煤礦風(fēng)機(jī)作為煤礦重要的機(jī)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(jìn)行選型。而在實(shí)際應(yīng)用過程中，滿負(fù)荷狀態(tài)持續(xù)時(shí)間并不長(zhǎng)。在這種情況下，就可采用變頻技術(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制。借助在變頻器中內(nèi)置的PID軟件，對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)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(shí)際要求的同時(shí)，進(jìn)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(jī)進(jìn)行軟停與軟啟，所以能防止在啟動(dòng)過程中產(chǎn)生電壓沖擊，降低電動(dòng)機(jī)故障發(fā)生的概率，延長(zhǎng)其使用壽命，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)容量也不會(huì)提出太高的要求。當(dāng)風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速?gòu)膎1變成n2時(shí)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和風(fēng)機(jī)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(jī)風(fēng)量，m3/min；H1、H2為風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，Pa；P1、P2為風(fēng)機(jī)功率，kW；n1、n2為風(fēng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速，r/s。從式(1)～(3)可看出，風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為正比關(guān)系，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速平方為正比關(guān)系，風(fēng)機(jī)功率和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速立方為正比關(guān)系?；诖耍诶硐霔l件下，風(fēng)機(jī)功率和風(fēng)機(jī)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(jī)風(fēng)量需求降低，則對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)能起到節(jié)能效果。比如，實(shí)際風(fēng)機(jī)風(fēng)量需求減少一半時(shí)，只需要12.5%的風(fēng)機(jī)功率即可滿足需求，進(jìn)而節(jié)省了87.5%的電能。若采用傳統(tǒng)方法對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，盡管也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)量的控制，但毫無(wú)節(jié)能效果。在風(fēng)機(jī)中采用變頻技術(shù)后，能達(dá)到以下效果：a)利用變頻器對(duì)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)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(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，能使電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，避免了不必要的磨損，有效延長(zhǎng)設(shè)備及整個(gè)系統(tǒng)的使用壽命，并減小對(duì)電網(wǎng)對(duì)其他部分造成的沖擊；c)電機(jī)運(yùn)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(shí)現(xiàn)過載自動(dòng)保護(hù)、過壓自動(dòng)保護(hù)、過流自動(dòng)保護(hù)和電源缺相自動(dòng)保護(hù)[5]；e)使電機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)更加靈活和多樣，既能手動(dòng)控制，也能自動(dòng)控制，而且支持兩者間隨時(shí)切換，同時(shí)還具備和其他控制裝置實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)鎖的條件，為后續(xù)的自動(dòng)化改造創(chuàng)造良好條件；f)變頻器的安裝不會(huì)對(duì)現(xiàn)有配電設(shè)施及環(huán)境造成破壞，也不會(huì)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)造成任何影響；g)風(fēng)機(jī)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(yǔ)

a)變頻技術(shù)具有能減小電壓波動(dòng)、減少對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊、實(shí)現(xiàn)對(duì)加速功能的控制、實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行速度的控制、實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩極限的調(diào)節(jié)、實(shí)現(xiàn)對(duì)停止方式的控制、實(shí)現(xiàn)對(duì)啟動(dòng)電流的控制、實(shí)現(xiàn)可逆運(yùn)行控制、減少機(jī)械傳動(dòng)產(chǎn)生的磨損等優(yōu)點(diǎn)，是煤礦生產(chǎn)機(jī)電工程的研究重點(diǎn)；b)通過對(duì)變頻器的安裝設(shè)置及PID軟件的使用，能實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦風(fēng)機(jī)的變頻控制，真正使風(fēng)機(jī)運(yùn)行在符合實(shí)際要求的負(fù)荷條件下，改變過去依賴擋板進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)的方式，在保證風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性的同時(shí)，極大地減少了電能消耗，并具備多種自動(dòng)保護(hù)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。

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作者:武騰飛 單位:西山煤電股份有限公司馬蘭礦