謝振華

(婁底市煤炭局，湖南 婁底 417000)

引言

目前，從煤炭機電的整個行情來看，電能無疑是這個行業(yè)能持續(xù)發(fā)展下去的最基本的保障，幾乎每年該行業(yè)都會消耗掉很多的電能，因此，用電支出成為了該行業(yè)的一項最大的開支。為了節(jié)省這部分的重大支出，煤炭機電行業(yè)就不得不求改變，這個時候變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)運而生，將該項技術(shù)運用到各種機電設(shè)備中，各種設(shè)備的耗電量比以往下降很多。所以，該項技術(shù)在煤炭機電行業(yè)越來越受到重視。

1.變頻調(diào)速在煤炭機電行業(yè)中應(yīng)用的原理與優(yōu)勢

1.1 變頻調(diào)速技術(shù)的原理。當今世界，煤炭機電行業(yè)電動機是非常重要的一件工具。電動機在工作運行中時常會遇到對電動機頻率的調(diào)整控制。為了是電動機頻率可以達到完全的自動化的目的，將電動機與變頻調(diào)速相結(jié)合是個不錯的方法。這使得電動機調(diào)速的實際銷量得到高效的提升。與此同時，整個煤炭機電行業(yè)的工作效率也得到了非常巨大的提高。變頻調(diào)速的根本原理可以用數(shù)學公式來進行表達。變頻調(diào)速的是公式:N=120F/C (1-H)［1］。公式中的C 表示的是轉(zhuǎn)速級數(shù)，字母H 表示的是轉(zhuǎn)速差率，字母F 表示的是交流電頻率，字母N 表示的是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。從公式中可以分析出一個交流電頻率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是呈正比的，交流電頻率變得越高，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也就跟著變得越高，反之，交流電頻率變得越低，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也就變得越低。事實也表明，每當交流電的實際頻率在0 到50 赫茲的時候，電動機才能做最大功率的轉(zhuǎn)速調(diào)整。簡單來講，就是變頻調(diào)速的核心原理是將實際頻率進行變換，從而使得頻率也跟著變換。

1.2 變頻調(diào)速在煤炭行業(yè)中應(yīng)用的優(yōu)勢

(1)設(shè)備制動比原來穩(wěn)定。如今的煤炭機電行業(yè)，機電設(shè)備在日常運行時，一般都是運用軟啟動的方法進行啟動?？墒擒泦釉谝欢ǔ潭壬洗嬖诤芏嗟娜秉c。比如:①軟啟動所需要的電流比較大。②煤炭機電行業(yè)的供電情況非常的復雜，難以梳理，如果是出現(xiàn)了供電距離特別長的情況，軟啟動所需要的實際功率會更大。③煤炭機電行業(yè)在日常工作中，經(jīng)常要反復多次啟動電動機，可是電動機的電流又不是很平穩(wěn)，這將造成發(fā)電機因啟動過于頻繁而燒毀。一旦將變頻調(diào)速的機電設(shè)備與之相結(jié)合使用，就可以有效地避免上述問題的發(fā)生，將使得電動機的運行更加的平穩(wěn)。

(2)調(diào)速的性能越來越好。發(fā)動機在啟動的時候，變頻調(diào)速器可以對所需要的電流進行調(diào)控，使得實際運用的電流不或越過事先就定好的電流。與此同時，變頻調(diào)速器還可以與電動機自身的負荷相結(jié)合，這就使得電動機可以在很短的時間內(nèi)就能發(fā)動。電動機在工作時，還能根據(jù)運行的實際情況對它的轉(zhuǎn)速進行直接的調(diào)制，讓電動機可以時刻處在安全穩(wěn)定的工作氛圍中。這和軟啟動對比，變頻調(diào)速器的優(yōu)勢有兩點，第一是調(diào)速器在回流的時候耗電量絕對要比軟啟動小。第二是調(diào)速器有了自動補償?shù)哪芰?，這種能力在很多時候都減少了無用供的消耗，相反的電能的實際利用率就會得到更大的提升。

(3)測試控制的性能更加得優(yōu)越。測試控制時煤炭行業(yè)的重中之重，傳統(tǒng)的測控是通過人為的手工去實現(xiàn)的。手工測控這種方式非常的落后，而且很難保證質(zhì)量。目前，變頻調(diào)速器已經(jīng)全面代替了手工測控，這使得很多問題都得到了解決。其原因是因為它可以做到閉環(huán)，開環(huán)，從而能有效的對其進行控制，并且是完全自動化的。所以可以看出，變頻測控調(diào)速器更具優(yōu)越性。

(4)維修成本大大得到減少。從目前情況來看，軟啟動的方式在煤炭機電行業(yè)中，其耗費非常大。其主要原因有兩點第一是軟啟動很容易讓電動機燒毀，所以后期產(chǎn)生的維修費用就會增加。第二是軟啟動很容易損毀電動機，即使電動機沒有被完全燒壞，為了提高其效率還是要進行維修保養(yǎng)，長期下來這部分的費用也會很大。但是變頻調(diào)速器在，維修上的花費將遠遠低于軟啟動方式。因此，變頻調(diào)速器的使用將大大減少維修成本［2］。

2.煤炭機電行業(yè)變頻調(diào)速技術(shù)的研究

2.1 風機設(shè)備變頻調(diào)速技術(shù)的改造研究。在設(shè)計時風機的選型一般是以最大風量作為參考的，日常工作中礦井的用風量往往要比額定流量小很多，多出的風量只能通過自然防風或者是人為阻擋等方法進行限制，以便于為礦井的正常生產(chǎn)創(chuàng)造有力的條件?？墒?，這樣的方式會耗費大量的電能，而且調(diào)節(jié)控制的精度沒辦法掌控。因此就需要變頻調(diào)節(jié)技術(shù)來兌風量進行調(diào)控。具體可參見圖一。

圖1 旋式軸流局扇變頻調(diào)速主回路原理圖

2.2 煤礦礦井提升設(shè)備的變頻調(diào)速技術(shù)改造研究。由于礦井提升設(shè)備的針對者主要是礦石、礦井相關(guān)人員和井下設(shè)備等，因此，其所承受的重量就很高。而煤礦中的提升設(shè)備對電氣傳動的要求還是比較高的，因為電氣設(shè)備的傳動功能現(xiàn)快速的正反向運轉(zhuǎn)，制動與啟動能力一定要精確。但是目前我國所使用的直流傳動系統(tǒng)裝置都存在著或大或小的缺陷，要是無法實現(xiàn)精確的制動或調(diào)速，維修的工作量會非常巨大?？墒侵行⌒偷拿旱V企業(yè)又經(jīng)常使用交流電電氣傳動系統(tǒng)，其基本的運行原理是利用電動機的轉(zhuǎn)子對電阻進行轉(zhuǎn)換，以此來達到調(diào)速的目的。但這種方式調(diào)速時，其性能很差，電動機轉(zhuǎn)子在工作中會消耗大量的電能，從而出現(xiàn)無法忍受的浪費現(xiàn)象。因此，通過變頻調(diào)速技術(shù)對煤炭礦井的設(shè)備進行改造升級已經(jīng)到來刻不容緩的地步。針對煤炭礦井的特點，一般會用到一下兩種方案進行改，第一兩象限變頻器調(diào)速制動方案;第二四象限能量回饋型高壓變頻器調(diào)速方案。雖然這兩種方案都有效果，但在功能上還是有所不同的。目前主要是以礦用的提升裝置的不同來歸類。兩象限變頻器調(diào)速制動方案一般用于提高平行軸雙絞筒提升機的作用，而對于經(jīng)常發(fā)生負力的單絞筒提升機，一般會選擇四象限能量回饋型高壓變頻器調(diào)速的方法［3］。

3.結(jié)語

綜上所述，變頻調(diào)速技術(shù)在煤炭機電領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，可是目前還是有很多的技術(shù)與經(jīng)濟方面的問題有待去解決，所以，未來的發(fā)展空間也將是空前巨大的。因此，我國的煤炭企業(yè)要加快變頻調(diào)速技術(shù)的研究，根據(jù)礦井的特點，制定出有針對性的變頻調(diào)速機電設(shè)備，從而為我國的煤炭機電事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻。

［1］李鵬.變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦機電領(lǐng)域的節(jié)能作用探索［J］.高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展.2013，(141):9

［2］王曉鵬.變頻調(diào)速技術(shù)在煤炭機電領(lǐng)域的運用研究［J］.技術(shù)研發(fā).2015，(170):73

［3］孫曉章.淺析煤炭機電領(lǐng)域變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用［J］.煤炭技術(shù).2013，(2):33