摘 要：近些年，煤礦機電設(shè)備應(yīng)用數(shù)量以及范圍不斷拓展，而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，由于高壓變頻技術(shù)的節(jié)能以及調(diào)節(jié)性能與當(dāng)前煤礦機電設(shè)備能夠合理匹配，因此在煤礦機電設(shè)備中得以應(yīng)用。本文主要以煤礦機電設(shè)備作為研究對象，針對高壓變頻器基本含義以及作用進行分析以及闡述，研究高壓變頻技術(shù)在煤礦設(shè)備中具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高壓變頻技術(shù)；煤礦機電設(shè)備；應(yīng)用

中圖分類號：TD63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）35-0217-02

引 言

在進行煤礦井下工作時，現(xiàn)場生產(chǎn)條件十分復(fù)雜，同時不確定因素很多，而大部分井下設(shè)備基本都維持在負(fù)荷頻繁波動狀態(tài)，這種情況下機電相關(guān)設(shè)備的基本工作效率就會較低，進一步造成設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p耗，最終影響煤礦的高效以及運行。而高壓變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)能效果以及調(diào)節(jié)性能，相對于其他技術(shù)具有無沖擊啟動的優(yōu)良特性，因此在煤礦中得以應(yīng)用廣泛。

1 高壓變頻器原理與選型

1.1 高壓變頻器原理

高壓變頻器是一種基于電力半導(dǎo)體的通斷功能來實現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換的控制儀器。高壓變頻器本身的種類很多，根據(jù)分類方式的不同，它可以被分為很多不同的類型。一般高壓變頻器主要由變壓器柜、功率柜和控制柜3個部分構(gòu)成。功率柜中間包含著3組功率單元，主要的作用是輸出所需等級的電壓。給功率柜內(nèi)部的功率單元提供能量的被叫做變壓器柜。此外，功率柜的功率也時刻需要不斷進行整流、逆變控制和進行檢測處理，這就是控制柜的作用。

1.2 高壓變頻器的選型

按照控制方式選型：控制系統(tǒng)主要包括開環(huán)控制與閉環(huán)控制，該系統(tǒng)由異步電動機與高壓變頻器組成。閉環(huán)主要由矢量控制有速度傳感器或PID控制器所組成，在溫度、流量、壓力、速度等有關(guān)場合中得到使用。開環(huán)控制主要運用無速度傳感器矢量控制以及普通控制高壓變頻器所組成。

按照功率進行選型：在變頻器的功率選擇中，應(yīng)注意以下問題。①頻繁啟動工作的電動機，選擇功率較大的變頻器，注重使用安全性；②若電動機的變頻器與功率不相協(xié)調(diào)，應(yīng)重新設(shè)置調(diào)節(jié)程序，促進設(shè)備節(jié)能；③選擇與發(fā)動機功率相符的設(shè)備，特別注意變頻器的過載倍數(shù)與電動機的過載倍數(shù)相匹配。

按照負(fù)載類型選型：每種類型的變頻器的負(fù)載都不同，轉(zhuǎn)矩與負(fù)載速度存在一定差距。通常情況下，變頻器適用于各種負(fù)載情況，而控制恒功率負(fù)載則可實現(xiàn)UIF控制。每種負(fù)載都有一定差別。因此，在選擇時應(yīng)注意鑒別。

2 煤礦機電設(shè)備中高壓變頻器的實際應(yīng)用

2.1 高壓變頻器在膠帶輸送機中的應(yīng)用

膠帶輸送機的特點主要有高電壓以及大功率，在煤炭運輸過程中有著不可替代的重要作用。針對膠帶輸送機的重要性，在工作過程中就會要求設(shè)備性能的先進性，從而實現(xiàn)煤炭運輸工作的順利開展。而在以往的運輸過程中，膠帶輸送機空載以及輕載的情況時有發(fā)生，造成電能的大量耗費，資源浪費現(xiàn)象比較嚴(yán)重。除此以外，在一部分的皮帶輸送機中，液力耦合器是經(jīng)常使用的軟啟動裝置，這種裝置的弊端就是電機失控狀況會比較常見，輸送機設(shè)備會增加損壞的程度。而通過應(yīng)用高壓變頻器，膠帶輸送機可以有效地解決以上這些問題，一些煤炭企業(yè)通過在實際工作生產(chǎn)中結(jié)合四象限變頻調(diào)速技術(shù)，得到了明顯的效果，技術(shù)的應(yīng)用增加了輸送機的保護作用，電機失控問題得以控制，故障發(fā)生的數(shù)量以及概率都有所降低，設(shè)備的使用壽命也得以增加。此外，還可以逐步提升輸送機的運行效率，減少設(shè)備運行過程中對于電能的損耗，具有令人滿意的節(jié)能效果。

2.2 高壓變頻器在采煤機中的應(yīng)用

在實際的采煤過程中，采煤機在操作上較為復(fù)雜，一般情況下，需要專業(yè)技術(shù)人員在現(xiàn)場進行操控，以確保工作的順利進展。但很多時候，采煤機的工作條件與煤礦作業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境顯得不相適應(yīng)，這就需要煤礦企業(yè)處理好采煤機與采煤現(xiàn)場環(huán)境的關(guān)系，做到高效、穩(wěn)定的操作。高壓變頻器被安裝到采煤機上后，取得了良好的作業(yè)效果。在操作性上，采煤機較之以往更加靈活、簡便，操作變得更加簡單，更加容易。推動了采煤機的更新升級，擴大采煤機的開采優(yōu)勢。安裝了高壓變頻器之后的采煤機，解決了能源消耗的問題。例如：采煤機在運轉(zhuǎn)的過程中為了克服偶然遇到的夾矸，往往采用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實際所需要的功率的電動機，經(jīng)常以40～50%的負(fù)荷進行運轉(zhuǎn)，這種工作方式本身會造成很大的浪費，最終也就引起了電動機資源的浪費。而如果此時能夠?qū)Ω邏鹤冾l器的功能和結(jié)構(gòu)進行改良和設(shè)計的話，也就會使電動機最終達(dá)到節(jié)能的目的。

2.3 高壓變頻器在礦井提升機中的應(yīng)用

礦井提升機主要被應(yīng)用于煤礦、金屬礦藏與非金屬礦藏中提升或下放煤炭、礦石、矸石、作業(yè)人員、其他材料與工具等事項中。對煤炭開采工作的進展同樣具有重要意義，不亞于采煤機。但實際的情況為采煤現(xiàn)場的提升機經(jīng)長期使用，而未能定期維修或更新?lián)Q代，導(dǎo)致設(shè)備的靈敏性嚴(yán)重下降。另外，在使用提升機時，應(yīng)注重把控設(shè)備的速度，防止安全事故的產(chǎn)生?；谏鲜銮闆r，應(yīng)該在礦井提升機上面安裝高壓變頻器，通過利用變頻器的調(diào)速技術(shù)，對提升機控制系統(tǒng)加以改造，提升了對提升機運行速度的控制。在調(diào)速過程中，可通過啟動發(fā)動機或調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速，達(dá)到礦井提升機的負(fù)荷需要。通過變頻器的控制，提升機在運行過程中，更加平緩、更加安全穩(wěn)定，信號處理與制動運行更加迅速，整個機器更加具有靈敏度，整體性能得到了極大的提高。節(jié)能是高壓變頻器在煤礦機電設(shè)備運用中的一大優(yōu)勢。通過改造變頻器的功能與結(jié)構(gòu)，提升了提升機的節(jié)能能力，解決了電力資源浪費的現(xiàn)象。

2.4 高壓變頻器在煤礦通風(fēng)機中的應(yīng)用

煤礦通風(fēng)機是煤礦開采工作中的一項關(guān)鍵設(shè)備，對井下開采環(huán)境的安全度具有極大作用。在煤礦開采現(xiàn)場，通風(fēng)機必須24h保持正常的通風(fēng)狀態(tài)。但在實際的開采作業(yè)中，并非所有企業(yè)都能做到24h保持正常通風(fēng)狀態(tài)。有的企業(yè)為節(jié)約生產(chǎn)成本，只在開采時將通風(fēng)機打開，在開采人員休息時，則會關(guān)閉通風(fēng)機。這就導(dǎo)致了礦下通風(fēng)條件不利，通風(fēng)效果不佳，給開采人員的生命以及財產(chǎn)安全帶來影響，對煤炭生產(chǎn)反而具有阻礙作用?？刂粕a(chǎn)成本是企業(yè)必須要做好的一項重要內(nèi)容。為實現(xiàn)這一目的，煤礦企業(yè)應(yīng)在通風(fēng)機上安裝高壓變頻器。此舉可達(dá)到降低通風(fēng)機耗能，降低電網(wǎng)對通風(fēng)機的損害，延長設(shè)備使用壽命的效果。通過將變頻器安裝在通風(fēng)機上，解決了通風(fēng)機耗能的問題，為生產(chǎn)企業(yè)節(jié)約了生產(chǎn)成本。

3 結(jié) 語

采煤現(xiàn)場的生產(chǎn)條件復(fù)雜多變，而大部分的井下設(shè)備基本都維持在一種負(fù)荷頻繁波動的狀態(tài)，在這種情況下煤礦機電相關(guān)設(shè)備的基本工作效率就會較低，設(shè)備的損耗也會比較嚴(yán)重，最終影響到煤礦企業(yè)的高效運行，文中介紹了高壓變頻器工作原理、選型要求，以及在膠帶輸送機、采煤機、提升機、通風(fēng)機中的應(yīng)用。高壓變頻器在使用中取得了顯著的效果，解決了許多實際問題。

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收稿日期：2018-11-4