摘要：煤炭企業(yè)對能耗的控制水平直接決定著其是否能夠有效降低成本、保護環(huán)境，以保持其在全行業(yè)內(nèi)的核心競爭力。因此，用電量占煤礦企業(yè)用電總量的70%以上的礦井生產(chǎn)系統(tǒng)，其設(shè)備的能耗控制就成為了企業(yè)節(jié)能的關(guān)鍵。在這一背景下，變頻節(jié)能技術(shù)因其優(yōu)越的調(diào)節(jié)性能和顯著的節(jié)能效果開始被廣泛應(yīng)用于礦井機電設(shè)備的運行控制中。本文從變頻節(jié)能技術(shù)的原理出發(fā)，詳細討論了該技術(shù)在不同礦井機電設(shè)備中的具體應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：煤礦生產(chǎn)機電設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)

中圖分類號: TD4 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X(2012)03(B)-0000-00

1 變頻節(jié)能技術(shù)概述

1.1 變頻技術(shù)調(diào)速節(jié)能的原理

各種機電設(shè)備的動力驅(qū)動設(shè)計中，為使設(shè)備不在滿載負荷下運行，通常都保有一定的富余量，但達到動力驅(qū)動需求后，其余的力矩會使有功功率的消耗增加，造成電力資源的浪費。為達到節(jié)能目的，可調(diào)整機電設(shè)備的運行速度以降低其軸功率。變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)就是利用電機轉(zhuǎn)速與電源頻率間的正比例關(guān)系，用變頻器將設(shè)備的電源頻率改變?yōu)榭烧{(diào)節(jié)式，以實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速及功率的有效控制。變頻器電路一般由整流、中間直流、逆變與控制四部分構(gòu)成，工作中先通過整流器將工頻交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源，再將其轉(zhuǎn)換成電壓、頻率均可控制的交流電源，最后提供給機電設(shè)備使用。

1.2 變頻技術(shù)的發(fā)展及其在煤礦生產(chǎn)中的重要性

隨著電子科技的進步和發(fā)展，目前變頻技術(shù)在理論與實踐兩方面都已取得引人矚目的成果，其控制方式的改進、智能功率模塊的普及、以及高級專用集成電路的運用都大大提高了變頻技術(shù)的綜合化水平，使其在可靠的調(diào)速功能外，還實現(xiàn)了通信、編程及參數(shù)辨識等多種實用功能。

近年來，節(jié)能減排成為了我國宏觀調(diào)控的重點，而煤炭企業(yè)作為用電大戶，對其能耗的控制水平直接決定著企業(yè)是否能夠有效降低成本、保護環(huán)境，以保持其在全行業(yè)內(nèi)的核心競爭力，獲得長期、穩(wěn)定的發(fā)展空間?，F(xiàn)階段礦井機電設(shè)備的用電量通?？烧济旱V企業(yè)用電總量的70%以上，因此也就成為了煤礦企業(yè)節(jié)能的關(guān)鍵。在這一背景下，變頻節(jié)能技術(shù)因其優(yōu)越的調(diào)節(jié)性能和顯著的節(jié)能效果開始被廣泛應(yīng)用于礦井機電設(shè)備的運行控制中。目前市場上有很多種類和品牌的變頻器，在選擇時應(yīng)根據(jù)設(shè)備的實際情況參考變頻器的綜合性能，優(yōu)選界面友好、控制方式靈活、安裝簡單、操作方便、安全可靠的類型，有條件的還應(yīng)以大品牌、市場占有率高為選擇標(biāo)準(zhǔn)，以獲得更好的技術(shù)支持，為今后的備件更換、變壓器維護和改進提供便利。

2 變頻技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中的具體應(yīng)用

2.1 在采煤機中的應(yīng)用

采煤設(shè)備具有工作環(huán)境坡度大，設(shè)備停啟頻繁等特點，普通的兩象限變頻調(diào)速常常難以滿足實際工況的需要，因此應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有采煤設(shè)備的實際工作狀態(tài)，提升變頻采煤技術(shù)的適用性。目前我國的電牽引采煤機行走功率一般最大為2×110kw，而其變頻調(diào)速系統(tǒng)多應(yīng)用“一拖一”的四象限回饋型變壓器。該系統(tǒng)將整流電路由全波整流橋改為智能功率模塊構(gòu)成的可控整流器，即將兩象限變頻器改為四象限變頻器，在發(fā)電狀態(tài)下，原有的逆變電路將與整流電路互換，電機電量回饋到電網(wǎng)，以達到調(diào)節(jié)的目的。以太原礦山機器集團生產(chǎn)的 MGTY300/730—1.1D 電牽引采煤機為例，開灤集團范各莊礦應(yīng)用回饋制動的四象限變頻器，在傾角為12°～18°，局部達到25°～30°的采區(qū)對大傾角工作面進行了較大范圍內(nèi)的制動力矩調(diào)節(jié)，結(jié)果可在牽引速度基本維持不變的基礎(chǔ)上明顯達到節(jié)能效果，證明變頻器控制靈活、操作方便、速度調(diào)節(jié)可靠。

2.2 在其他機械動力負荷設(shè)備中的應(yīng)用

提升機、運輸機等其他機械動力負荷設(shè)備與采煤設(shè)備一樣，具有生產(chǎn)環(huán)境不確定因素多、條件復(fù)雜、機電設(shè)備運行波動大等特點，宜選用四象限回饋型變壓器系統(tǒng)解決其工作效率低下，能源浪費巨大的問題。提升機專用變頻器的品類很多，以國內(nèi)應(yīng)用較多的風(fēng)光J D—BP32—185P 型變頻器為例，該變頻器附有專用控制軟件，在實現(xiàn)全數(shù)字化控制的同時具有很高的兼容性能，其完善的輸入輸出接口電路，可幫助操作人員實現(xiàn)遠程控制，降低工作量和勞動強度。而義煤集團通過選用VACON公司與上海申地公司生產(chǎn)的BPJ1—250/660型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型變頻器及控制系統(tǒng)，成功地解決了帶式輸送機啟動電流過大，液力耦合器啟動沖擊過強，易損壞減速機高速軸軸承等問題，將啟動電流控制在額定電流的1.5倍以內(nèi)，使電機的啟動、加速都趨于平穩(wěn)，在延長減速機、膠帶接頭使用壽命的同時，還減少了發(fā)熱損耗，具有明顯的節(jié)能作用。在提升機、運輸機變頻設(shè)備的遠程控制中，可通過操作臺選擇不同的電機轉(zhuǎn)速，或根據(jù)工況自定義運行頻率。一旦變頻器發(fā)生故障，其關(guān)鍵是分析故障原因，找到故障發(fā)生的初始點，因此必須在深入了解變頻器構(gòu)造、原理及運行特點的基礎(chǔ)上，做好變頻器的運行記錄工作，為設(shè)備儀器的養(yǎng)護和檢查提供依據(jù)。

2.3 在流體負荷設(shè)備中的應(yīng)用

風(fēng)機和泵等流體負荷設(shè)備通常對過載能力要求較低，選用普通功能型通用變頻器即可滿足其運行要求。為更有針對性地促進礦井風(fēng)機的節(jié)能改造工作，目前已有多種為煤礦特殊環(huán)境專門設(shè)計的風(fēng)機變頻調(diào)速裝置投入使用。在某礦井在風(fēng)機改造中，將原來JRQ一1510 一10 型高壓繞阻式電機換為J Sl57—10 型低壓鼠籠式電動機，用一臺變頻器控制兩臺電機。改造后電機實際輸出功率為改進前前導(dǎo)器半關(guān)閉時的1／3，風(fēng)量和風(fēng)壓也更加適合礦井特性。在礦區(qū)給水、給液用泵方面，變頻技術(shù)的應(yīng)用也明顯降低了設(shè)備的機械沖擊，增加了工藝系統(tǒng)控制的靈活性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。中國礦業(yè)大學(xué)的專家利用變頻器和PLC控制器，設(shè)計了一套煤礦井下排水泵站的監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)中變頻器靈活的控制抽水泵的平滑起停、適時加、減速，保證了井下液位的恒定，降低了泵空轉(zhuǎn)時間和頻繁起停帶來的大量能耗，并減少了機械設(shè)備的相應(yīng)損耗。

3 結(jié)語

我國礦井基數(shù)大，機電設(shè)備種類多而復(fù)雜，變頻技術(shù)在煤礦機電設(shè)備運行中的應(yīng)用仍有很大的拓展空間。相關(guān)工作者應(yīng)將變頻技術(shù)專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化、適應(yīng)度的提高，作為其在煤礦機電節(jié)能中的發(fā)展方向，深入推進煤礦行業(yè)的節(jié)能減排工作。

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