变频器在煤矿的应用

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1、变频器在煤矿的应用文/张立军我国煤炭工业堪称我国第一能源工业，既是产能大户，又是耗能大户，同时也是节能潜力大户。节约资源是我国的一项基本国策，但我国目前的工业生产中仍然存在着一定程度的能源浪费现象。为推动经济发展，保障国民经济持续快速协调健康发展，全面推进能源、原材料等资源节约和综合利用工作，根据国家的政策和产业的发展导向，对煤矿井上、下电气装备进行技术性节能改造，对提高煤矿装备的现代化和自动化水平，提高企业的经济效益具有重要的意义。1现实依据伴随着科技的发展，世界主要产煤国的煤矿设备已呈现数字化、自动化、节能化的趋势，但我国大部分煤矿企业的机电设备，特别是乳化液泵、空压机、皮带运输机、绞

2、车等仍然呈现出一种高投入，低产出状态，这就增加了企业运行成本，降低了企业经济效益。以乳化液泵站为例，在实际运行过程中存在以下问题：（1）乳化液泵站的电机是根据工作面的最大用液量来配备的，在多数情况下，电机是持续全速运转的，乳化液泵提供的乳化液系统不能完全利用，对于多余的部分，要通过溢流阀流回系统，这个过程就出现了无功作业，造成了电能的浪费；（2）电机长时间全速运转，增大了机械磨损，缩短了机械的使用寿命；（3）电机在启动时会产生很大的电流，对电网造成了较大的冲击力；（4）溢流阀频繁动作，容易损坏；（5）系统管路压力不稳定，容易出现“爆管子”现象。使用变频控制后，不仅实现了根据系统用液量来调节

3、电机的转速，而且实现了软起动，减少了“爆管子”现象，减少了设备的磨损，减轻了劳动强度，还实现了节能降耗。因此，为了减少企业的运行成本，减少电力的不必要损耗，对相关大功率装备进行技术性节能改造势在必行。2国内外现状国外变频器产品起步较早，其产业化规模日趋壮大。交流变频器自20世纪60年代左右问世，到20世纪80年代在主要工业化国家已广泛使用，而从20世纪90年代以来，随着人们节能环保和解决大气温室效应意识的增强，变频器的推广与应用越来越受到人们的重视。国内自20世纪90年代以来，随着人们节能环保意识的加强，变频器的应用越来越普及。相对于工业化国家来说，我国变频器行业起步较晚，经过十余年的推广

4、和使用，已经逐步得到了用户的认可。3变频器的优点(1)降低电力线路电压波动电机工频启动时，电流剧增的同时，电压也会大幅波动，电压下降幅度的大小将取决于启动电机功率的大小和配电网的容量。电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常，而采用变频调速后，由于能在零频零压时逐步启动，能最大程度的消除电压下降；(2)减少对电网的冲击电机功率与电流和电压的乘积成正比,通过工频直接启动，电机消耗的功率将大大高于变频启动所需要的功率。在一般工作情况下，直接工频启动电机所产生的电涌会对同网上的其他用户产生严重的影响,造成峰谷差值过大。如果采用变频器进行电机起停,就不会产生类似的问题。(3)

5、加速功能可控工频启动时对电机或相连的机械部分轴或齿轮都会产生剧烈的振动，这种振动将进一步加剧机械磨损和损耗，降低机械部件和电机的寿命；而变频控制实现零速启动，并能按照用户的需要进行平滑加速，并且其加速曲线也可以选择(直线加速、S形加速或者自动加速)，从而避免了上述问题。(4)运行速度可控运用变频调速能优化工艺过程，满足生产工艺过程对速度的要求。借助内置PID的调节功能，可以实现无级调节，还能通过PLC或其他控制器来实现远程速度的调节；(5)转矩极限可调通过变频调速后，能够设置相应的转矩极限来保证工艺过程的连续性和产品的可靠性。目前的变频技术不仅可以调节转矩极限，甚至转矩的控制精度都能达到3

6、％～5％左右。但在工频状态下，电机只能通过检测电流值或热保护来进行控制，而无法像在变频控制一样设置精确的转矩值来动作。(6)停止方式可控如同可控的加速一样,在变频调速中,停止方式也是可控的，并且有不同的停止方式可以选择(减速停车、自由停车、减速停车＋直流制动)，这样能减少对机械部件和电机的冲击，从而使整个系统更加安全，寿命也会相应增加；(7)控制电机的启动电流当电机通过工频直接启动时，将会产生7到8倍的电机额定电流，这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量，这就降低电机的寿命，而变频后则可以在零速零电压启动(可以适当加转矩提升)，充分降低启动电流，提高绕组承受力，使电机的维护成本降低

7、、电机的寿命增加；(8)可逆运行控制在变频器控制中，要实现可逆运行控制无须额外的可逆控制装置，只要改变输出电压的相序即可，这就降低了维护成本、节省了安装空间；(9)减少机械传动部件的磨损目前矢量变频器可以实现高效的转矩输出,从而节省齿轮箱等机械传动部件,构成直接变频传动系统，从而降低成本,提高系统稳定性。4变频调速器原理4.1变频调速技术原理根据异步电动机的转速公式ｎ=60ｆ1/[ｐ(1-ｓ)]，可知，当电机转差率ｓ变化