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煤矿机电设备变频器的选择

摘要:本文在变频器调速节能原理的基础上分析了变频器选型的具体原则和变频器在煤矿机电设备当中的实际应用。变频器应用于煤矿机电设备中后,一方面完善了设备的性能,一方面提高了煤炭的产量,此外还达到了节能的效果。

关键词:煤矿机电设备;变频器;选型;应用

1煤矿机电设备的特点

我国的煤炭机电设备种类多,容量非常大,同时电压指数高,很多均属于重型设备,因此设备的功率也相对较大。设备对于可靠性和过载能力都具有非常高的要求。很多设备在长期运行的过程中均处于低负荷和低效率的运行模式,通常若与电缆的距离较大,则终端用电设备要经过多个等级的变供电所。此外,设备的工作环境较差。我国的很多矿井主要服务于煤矿开采工作,很多设备需要长期在潮湿的环境中运行,同时井下的有害气体含量较高,空间不够充足,井底的温度较高,这也对设备自身的性能提出了更高的要求。设备运行中长时间在井下,所以不利于维修和养护工作的正常开展,如果设备出现故障,需要上井维修,维修所耗费的时间也相对较长。

2关于煤矿机电设备的变频节能技术

2.1提升机中变频节能技术的应用。传统的矿井提升机驱动电动机主要采用的是转子电路中的串金属电阻实现机械调速,因为在运行过程中无法保证其安全性,此外还会产生较大的电能损耗,因此该技术已经不再使用。当前,煤矿新建的地面主副立井提升系统、井下暗斜井提升系统普遍应用变频拖动技术,一些系统也积极进行了技术上的改造,副井提升系统在煤矿生产的过程中需要承载多个设备和将井下人员送到井上的任务,作业时所面临的工况具有较大的复杂性,所以载荷差异也比较明显。使用变频拖动技术能够很好地符合实际工况的要求。借助频率变化来调整提升系统的运行速度,同时也能在一定程度上改变驱动电机的驱动力。使用变频拖动技术能够很好地提高系统运行的效率和水平,减少能源消耗,同时电动机的转速和灵敏度也在这一过程中得到了保证,提升机的性能也得到了有效的改进,确保系统运行的安全。将交流四象限变频调速系统与变频防爆提升系统放在一起使用,能够充分利用输入和输出接口对提升机进行远程操作控制,进而保证提升机运行的质量和水平,也促进了自动化设备控制这一重要目标。2.2变频节能技术在采煤机中的应用。在采煤机运行过程中,变频节能技术一般通过四象限交流变频装置完成对设备的控制工作。四象限运行交流变频调速具有能量回馈的功能。我国所生产的点牵引采煤机可以在额定转速的条件下实现恒定转矩调速功能,同时还可同时操作两台变频器,从而实现转矩平衡的调节和控制功能。两台变频器中一台是主机,一台是副机,其调节速度快,范围广,操作便捷,能够有效增强采煤机的灵敏度,为智能化采煤操作奠定了坚实基础。2.3变频节能技术在带式输送机中的应用。变频节能技术在带式输送机中的应用原理与其在提升机的应用原理基本一致。带式输送机能够有效地实现煤炭的井上与井下运输。带式输送机中变频拖动技术的应用能够很好地根据带式输送机的荷载水平来对输送机电动机的驱动力和运转速度进行科学调整。和传统的带式输送机相比,其采取的核心技术为液力耦合器技术。而与传统的技术相比,应用变频拖动技术后,带式输送机运行的稳定性更强,调速功能更加优越,可有效减少输送其中时所产生的张力,保证其运行的质量,使用寿命也得到了延伸。2.4变频节能技术在流体负荷设备中的应用。矿井通风机、空气压缩机和水泵设备均属于流体负荷设备。在通风机中使用变频设备能够按照煤矿的生产需要,同时充分考虑采掘工作面的具体条件来对矿井通风系统的风量和运行参数进行科学调整。矿井排水泵使用该技术后也能够对水泵的运行起到有效的控制作用,从而减少设备维修的资金投入。

3变频器的选择分析

变频器的类型有很多,不同类型其运行的特点也有着非常显著的不同。根据主电路工作的基本形式,其主要分为电压型和电流型两种。根据开关的方式,其可分为三种主要形式,分别为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器。根据用途分类,其主要分为通用、高性能专用和高频变频器等。在新煤矿设备选型以及对当前煤矿设备开展技术改造时,要充分以电压、功率、负荷类型、运行环境和控制方法等因素为重要基础和前提。若考虑功率因素,在选择变频器的过程中要保证变频器与电动机功率相同或相近时,其对变频器的运转更为有利。电动机与变频器的功率相差较大时,要保证其对应的变频器功率与电动机功率要保持在相似的水平,从而使二者更加匹配。若是需要经常启动的电动机,在变频器选择上可以选择功率较大的类型。在完成设备的测试后,若出现电动机功率剩余现象,则应选择额定功率小于电动机功率的变频器,此外还要按照瞬时峰值电流来设置电流保护整定数值,避免发生误动现象。若电动机的功率与变频器的功率存在明显差异,则应采用调节程序进行适当地调节和控制,从而达到良好的节能效果。从变频器负载类型的角度来看,根据负载的实际特点来选择合适的变频器。不同变频器其负载转矩和转速都存在着较大的差异,所以按照机械设备的工况和特点对其进行科学分类主要有三种形式,一种是恒转矩负载,一种是恒功率负载,一种是降转矩负载。恒功率负载通常要选择U/F的控制模式来实现。高压变频器与异步电动机组成了变频器控制系统,这一系统主要有两种形式,一种是开环控制,一种是闭环控制。前者主要是借助无速度传感矢量和普通功能的U/F来控制变频器。这种控制系统结构相对简单,但是其适应性和精度方面还存在着一定的不足,所以一般不用于高精度的工程中。后者主要是借助速度传感器矢量来完成控制工作,在异步电动机上安装上速度传感器,同时将其输入到变频器当中,进而构成闭环系统,其调速范围更广,转矩控制效果好,因此应用更广泛。

4结语

煤矿机电设备运行的过程中,变频器是非常重要的一个设备,其选型的合理性会对煤矿工程建设产生非常显著的影响,因此在选型过程中要充分考虑多个因素的影响,此外还要重视节能技术的应用,只有这样,才能更好地保证煤矿机电设备的正常运转

作者:翟伟涛 单位:晋煤集团金鼎金得公司

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