郭有紅

（山西省同煤集團(tuán)公司煤峪口礦機(jī)電科，山西 大同037041）

0 引言

交流電機(jī)變頻調(diào)控技術(shù)的突破性發(fā)展可以說(shuō)是建立在多種技術(shù)基礎(chǔ)之上的，集合了多種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又高于這些技術(shù)，是伴隨著這些技術(shù)的迅速發(fā)展而逐漸發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)?？梢哉f(shuō)這種技術(shù)順應(yīng)了當(dāng)今世界節(jié)能環(huán)保的新要求，在減少電耗方面是一個(gè)重大突破。

1 變頻調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用原理

變頻調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用原理實(shí)質(zhì)上是電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)以及大功率輸出技術(shù)的綜合應(yīng)用，且伴隨著這些技術(shù)的發(fā)展變化不斷更新完善，同時(shí)變頻調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用原理還涉及微機(jī)技術(shù)和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)技術(shù)，集合了不同技術(shù)的不同特點(diǎn)，所以說(shuō)變頻調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用原理不能單談?wù){(diào)控技術(shù)。但正是由于集合了這幾種技術(shù)的不同特點(diǎn)才逐漸形成了變頻調(diào)控技術(shù)的機(jī)電一體化，所以說(shuō)變頻調(diào)控技術(shù)是機(jī)電一體化的綜合應(yīng)用實(shí)例。

2 變頻調(diào)控技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

煤礦行業(yè)作為傳統(tǒng)型的行業(yè)，陳舊的機(jī)械技術(shù)已經(jīng)不適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展需求，所以必須進(jìn)行機(jī)械技術(shù)的更新。下面從主通風(fēng)機(jī)、礦井提升機(jī)、皮帶機(jī)及井下絞車(chē)4個(gè)方面來(lái)介紹變頻調(diào)控技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用情況，具體如下：

2．1 變頻調(diào)控技術(shù)在煤礦主通風(fēng)設(shè)備中的應(yīng)用

2．1．1 主通風(fēng)設(shè)備的重要性

主通風(fēng)機(jī)械設(shè)備是煤礦行業(yè)的四大主要設(shè)備之一，是煤礦行業(yè)中的“呼吸系統(tǒng)”，在煤礦企業(yè)生產(chǎn)中的作用非常重要。如果主通風(fēng)設(shè)備運(yùn)作出現(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)作業(yè)流程都會(huì)停止，所以變頻調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用首先必須從主通風(fēng)設(shè)備入手。對(duì)于煤礦行業(yè)礦井作業(yè)中的主通風(fēng)機(jī)械來(lái)說(shuō)，要承受的是每天不間斷的運(yùn)作轉(zhuǎn)動(dòng)，就像人的呼吸系統(tǒng)一樣，只要煤礦采礦作業(yè)在進(jìn)行，主通風(fēng)機(jī)械就要一直運(yùn)作，可見(jiàn)主通風(fēng)機(jī)械作用之重要。但另一方面，伴隨著煤礦開(kāi)采以及挖掘的不斷深入，煤礦的巷道不斷延伸，這種情況下即使風(fēng)量不變，煤礦礦井下面所需要的風(fēng)的壓力整體上還是要不斷增加，這就要求主通風(fēng)機(jī)械的功率也要逐漸增加。所以，煤礦礦井開(kāi)采過(guò)程中會(huì)按不同階段要求使用不同型號(hào)的主通風(fēng)機(jī)械，這就在無(wú)形之中增加了總成本。如一臺(tái)主通風(fēng)機(jī)械能滿(mǎn)足不同的功率要求，那么整體成本必將有所下降，同時(shí)耗能也會(huì)減少。

2．1．2 變頻調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用

煤礦中的通風(fēng)機(jī)械使用變頻調(diào)控技術(shù)不僅能夠節(jié)約電耗，同時(shí)在作業(yè)過(guò)程中還能夠根據(jù)不同的風(fēng)量需求進(jìn)行及時(shí)調(diào)控，既能滿(mǎn)足不同狀況的要求，還能節(jié)約電耗。這主要是因?yàn)樽冾l控制技術(shù)的使用已經(jīng)使得主通風(fēng)機(jī)械不再像以前一樣處于滿(mǎn)負(fù)荷的狀態(tài)，所以效果十分理想。使用變頻控制技術(shù)對(duì)通風(fēng)機(jī)械進(jìn)行改造之后，能夠?qū)崿F(xiàn)通風(fēng)機(jī)械的變頻軟啟動(dòng)，同時(shí)還能有效避免啟動(dòng)電流的不必要沖擊，這也無(wú)形中保護(hù)了電網(wǎng)，使其徹底擺脫了以前的啟動(dòng)電流沖擊。另外，應(yīng)用這種技術(shù)還能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行停止和啟動(dòng)。

在運(yùn)作過(guò)程中，因?yàn)橹魍L(fēng)機(jī)械大部分時(shí)間都是在比較低的速度下運(yùn)行的，這就在很大程度上降低了機(jī)械的作業(yè)強(qiáng)度以及電氣的強(qiáng)大沖擊，從而延長(zhǎng)了主風(fēng)機(jī)的使用壽命。同時(shí)由于改造后避免了很多不必要的沖擊，這樣還能減少維修的次數(shù)和成本。如果煤礦使用旋風(fēng)機(jī)，在使用變頻調(diào)控后，在運(yùn)作過(guò)程中便要求2臺(tái)旋風(fēng)機(jī)的頻率保持大體一致，這樣主要是為了保證機(jī)械的轉(zhuǎn)速一致，避免因?yàn)檗D(zhuǎn)速不一致而形成不必要的風(fēng)阻，進(jìn)而影響機(jī)械的運(yùn)行。

2．2 變頻調(diào)控技術(shù)在煤礦提升機(jī)中的應(yīng)用

煤礦企業(yè)中的礦井提升機(jī)主要作用是進(jìn)行相關(guān)物料及工作人員的輸送，是煤礦生產(chǎn)運(yùn)作中的重要設(shè)備。對(duì)于提升機(jī)的更新調(diào)控，傳統(tǒng)方法主要是使用電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子電路中接上相應(yīng)的金屬電阻，再用控制器或者是接觸器將電阻阻斷來(lái)實(shí)現(xiàn)最終調(diào)速，這些主要的控制裝置不足之處主要是電阻能耗高以及散熱問(wèn)題比較棘手。使用電阻裝置調(diào)速屬于有機(jī)調(diào)速，整體的調(diào)速范圍比較小，精度比較低，最重要的是安全性能比較差，在進(jìn)行減速的過(guò)程中需要進(jìn)行制動(dòng)電流的投切或者是低頻率電源的投切，這樣容易造成設(shè)備的不必要損害，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的電耗。變頻控制技術(shù)在提升機(jī)中的運(yùn)用能夠在很大程度上降低不必要的能耗，提高安全性能和精度，最重要的是能夠從根本上解決以前電阻調(diào)控中存在的很多問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)狀態(tài)下的平穩(wěn)調(diào)速，進(jìn)而提升整個(gè)系統(tǒng)的安全性能，節(jié)約不必要的電能消耗，減少維修成本。

2．3 變頻調(diào)控技術(shù)在煤礦皮帶機(jī)中的應(yīng)用

皮帶機(jī)的工作原理和提升機(jī)在很大程度上是相同的，二者最主要的不同點(diǎn)就是提升機(jī)在進(jìn)行井下作業(yè)的過(guò)程中功率明顯大于皮帶機(jī)。皮帶機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行方式為：繞線(xiàn)電機(jī)經(jīng)轉(zhuǎn)子繞組降壓?jiǎn)?dòng)后工頻運(yùn)行，再經(jīng)過(guò)液力耦合器進(jìn)行切換，進(jìn)而切換到皮帶機(jī)。我們國(guó)家多數(shù)煤礦中使用的是液力耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)的軟啟動(dòng)，這種情況下在啟動(dòng)時(shí)就要調(diào)整液力耦合器的整體效率，將整體的機(jī)械效率調(diào)整為0，這主要是為了能夠使電機(jī)進(jìn)行空載啟動(dòng)。

但是盡管使用了轉(zhuǎn)子串接電阻，能夠改善啟動(dòng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)矩和降壓實(shí)現(xiàn)空載，但電機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中電流還是相對(duì)比較大的，這樣就會(huì)引起電網(wǎng)和電壓的劇烈變動(dòng)，嚴(yán)重的話(huà)還會(huì)造成電氣機(jī)械內(nèi)部的不必要沖擊和發(fā)熱等嚴(yán)重現(xiàn)象。另外，使用液力耦合器進(jìn)行啟動(dòng)的過(guò)程中，因?yàn)閱?dòng)時(shí)間會(huì)很短，加上加載的合力比較大，這就容易引起皮帶的斷裂和老化，因此對(duì)皮帶的要求非常高。同時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間的作業(yè)還會(huì)使內(nèi)部溫度升高以及功率大幅度波動(dòng)等現(xiàn)象發(fā)生。

下面我們重點(diǎn)介紹一下變頻控制技術(shù)在皮帶機(jī)中的應(yīng)用。皮帶機(jī)在經(jīng)過(guò)變頻調(diào)控技術(shù)的深入改造之后能徹底實(shí)現(xiàn)機(jī)械的軟啟動(dòng)以及軟停運(yùn)，能夠使得機(jī)械的整體作業(yè)性能更加穩(wěn)定。整個(gè)系統(tǒng)在使用了變頻調(diào)控技術(shù)進(jìn)行調(diào)控之后功率因數(shù)能夠達(dá)到90%以上，節(jié)省了大量的無(wú)功功率，同時(shí)在使用了這種變頻調(diào)控技術(shù)調(diào)節(jié)之后，系統(tǒng)整體的總輸送功率能夠比液力耦合器的總驅(qū)動(dòng)功率高出10%左右。改造之后的系統(tǒng)還能夠根據(jù)不同的情況對(duì)不同負(fù)荷工況下的系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控，主要是調(diào)節(jié)輸出和輸入的頻率變動(dòng)，這改變了以前電機(jī)機(jī)械恒速運(yùn)行的模式，很大程度上能夠節(jié)約電能。

2．4 變頻調(diào)控技術(shù)在煤礦礦井絞車(chē)中的應(yīng)用

變頻調(diào)控技術(shù)在礦井絞車(chē)中的應(yīng)用涉及電控系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)2個(gè)方面，使用變頻調(diào)控技術(shù)改進(jìn)就要保證輸出的電源是660 V、50 Hz，因?yàn)檫@種情況下電壓允許的整體波動(dòng)范圍是－10%～10%，允許的頻率波動(dòng)范圍是－2．5%～2．5%，同時(shí)還有其他數(shù)據(jù)的變化和自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升功能。這些數(shù)據(jù)的變化完全能夠保證絞車(chē)在100%情況下的定轉(zhuǎn)矩，同時(shí)還有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流以及斷相等多重保護(hù)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文重點(diǎn)介紹了變頻調(diào)控技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用情況。變頻調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用一方面改善了煤礦行業(yè)的整體環(huán)境，極大地促進(jìn)了煤礦行業(yè)工作效率的提高，另一方面在很大程度上也起到了節(jié)能和降低煤礦行業(yè)生產(chǎn)成本的目的，相信這種技術(shù)的應(yīng)用能夠不斷地推動(dòng)煤礦行業(yè)的發(fā)展。

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