煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用分析
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作者:苏健
摘 要：国内不少煤矿机电设备应用落后的调速方式，这不仅使很多电能浪费，还缩短了机电设备的应用年限。而高压变频器在煤矿机电设备中的应用，不但能够使煤矿机电设备的性能大大优化，而且能够实现煤矿产量的提升与能源消耗的减小。为此，本文分析了煤矿机电设备中高压变频器的合理选型以及在煤矿采煤机、通风机、提升机中的应用问题。
关键词：高压变频器 煤矿 机电设备 选型 应用
近年来，随着持续增加煤矿产量，人们一方面想要实现煤矿机电设备工作效率的提升，另一方面也想要实现其能耗的减小。为了使这个目标实现，需要将高压变频器应用于煤矿机电设备中，进而实现煤矿机电设备工作性能与效率的提升，从而切实推动煤矿企业的稳定与健康发展。
1 煤矿机电设备中高压变频器的合理选型
1.1 根据功率合理选择高压变频器的类型
以功率作为视角而言，选择高压变频器时需要注意下面一些问题：一是最适宜选用跟电机功率相同的变频器功率值，这样有助于高压变频器运行的高效化。二是当变频器功率分级跟电机功率分级不一致的情况下，需要尽量地使变频器的功率跟电机功率相接近，即需要比电机功率稍大。三是针对处在制动运行状况、频繁启动、频繁和重载启动的电机，能够选择大一级功率的变频器，确保其安全与稳定运行。四是在测试之后，倘若电机的功率比较富裕，能够选择比电机功率小的变频器，然而，需要重视瞬时峰值电流是不是导致过电流保护动作。五是在电机功率与变频器功率不一致的情况下，需要对设置的节能程序进行调整，从而使更佳的节能成效实现。
1.2 根据控制方式合理选择高压变频器的类型
异步电机与通用高压变频器组成的变频调速控制系统存在闭环控制与开环控制的两种方式。通常开环控制方式应用无速度传感器矢量控制和一般功能的U/f 控制高壓变频器。开环控制运行稳定、构造简单，然而，缺少动态响应特性不高、调速精度低，特别是在低速区域较为凸显，仅仅适宜于精度标准一般的地方。通常闭环控制方式结合有速度传感器矢量控制、U/f 控制（带 PID 控制器）变频器控制高压变频器，应用于pH值、张力、流量、温度、位置、速度、压力等过程参数控制的地方。应用有速度传感器矢量控制的变频器应将一个编码器或速度传感器安装在异步电机上，其输出量输入至变频器中组合而成闭环系统。如此控制方式较为理想，其能够实现至少l∶l000的调速范围，以及还能够实现转矩控制的精确化，该系统性能佳、动态响应迅速，在需要特殊精度控制的地方特别适宜应用。
1.3 根据负载种类合理选择高压变频器的类型
高压变频器负载种类不一致，其转速和转矩的关系也存在差异性，因此需要结合负载特性合理选择高压变频器。以生产机械的特性而言，一般划分为恒功率负载、恒转矩负载、水泵与风机类降转矩负载。恒转矩负载特性的变频器能够在水泵和风机类负载中应用，降转矩负载特性的变频器不可以在恒转矩负载特性负载中应用。针对结合U/f 控制方式实现恒功率负载特性，却缺少恒功率负载变频器。然而，有一部分变频器适宜于很多种的负载种类。
2 煤矿机电设备中高压变频器的应用
2.1 采煤机中高压变频器的应用
采煤机中经常应用高压变频器。在进行采煤时，往往受到特殊操作技术、煤矿条件的制约，而经常造成采煤工作的正常开展。这就要求煤矿企业将采煤场地环境条件与采煤机的关系处理好，确保操作的稳定与高效。在采煤机上安装高压变频器能够实现理想的作业效果。在操作性上，采煤机比之前尤为简便和灵活。这促进了采煤机的升级优化，实现采煤机开采优势的拓展，推动了采煤工作量的大大增加。并且，采煤机上安装高压变频器，将浪费能源的问题解决。像是运行过程中的采煤机为了避免有时候碰到夹矸，常常应用比实际运行功率大的电机，往往通过增加40%～50%的负荷实现运行，这会使采煤工作浪费大量的能源，倘若在采煤机上优化设计高压变频器，即改造高压变频器的构造与功能，那么将实现电机的节能效果。
2.2 矿井提升机中高压变频器的应用
由于矿井提升机的主导功能是强化地下跟地面间的联络，因此对矿井提升机灵敏度的要求较高。然而，在采煤场地长期应用提升机之后，倘若缺少定期维修或换代更新，那么设备的灵敏性会大大减小。除此之外，对于提升机的应用，需要控制其速度，避免出现安全事故。鉴于此，能够将高压变频器安装于矿井提升机上，结合变频器的调速技术优化改造提升机控制系统，从而有效地控制提升机的运行速度。在进行调速时，能够结合调节发动机转速或启动发动机，实现矿井提升机的负荷要求。结合变频器的有效控制，运行过程中的提升机将变得尤为稳定、安全、平缓，制动运行和信号处理尤为迅速，从而显著提升了整体机器的性能与灵敏性。并且，传统煤矿提升机的调速方式应用绕线电机串电阻的方式，在进行应用时，转子回路串联电阻会浪费能源和资源，而高压变频器的一个显著特色是实现节能，结合对变频器构造与功能的改造，能够实现提升机节能效果的大大提升，从而避免浪费电力资源。
2.3 煤矿通风机中高压变频器的应用
通风机作为煤矿开采中应用的一种重要机电设备，其对矿井开采环境的安全性具备至关重要的意义。在煤矿开采场地，务必确保通风机全天候的不间断处在通风状态中。然而，在煤矿企业的实际开采环境中，难以确保全天候的顺利通风作业状态。有的煤矿企业为了节省生产费用，仅仅在开采过程中打开通风机，而在结束开采状态时将通风机关闭。这样一来，矿井通风条件将受到消极影响，从而难以实现理想的通风效果，这会威胁到煤矿工人的生命安全以及矿井的财产安全，从而阻碍煤矿生产的顺利开展。作为煤矿企业而言，实现生产成本的控制是非常关键的一个方面，为了达到这个目的，煤矿企业能够将高压变频器安装于通风机上，这样不但能够实现通风机能耗的减小，减轻通风机受到电网的侵害，实现机电设备应用年限的大大延长，而且在通风机上安装高压变频器，还能够将矿井煤矿开采存在的安全隐患消除，从而显著提升煤矿开采的安全系数。
3 结语
综上所述，在当前我国积极倡导节能减排的形势下，煤矿企业在生产经营过程中应尤其重视节能降耗的问题。其中，在煤矿机电设备中注重高压变频器的合理选型和应用，不但能够实现煤矿机电设备灵敏性的提升和能耗的大大降低，而且能够使机电设备更加稳定地运行，从而实现其应用年限的延长。
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