變頻技術煤礦機電論文
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隨著工業(yè)智能化的進一步發(fā)展，工業(yè)生產中對電動機的控制向著高頻化和控制精確化的方向發(fā)展，而目前市場上已有最高變頻3000kHz的變頻器，對同樣的二極異步電動機進行調速，最高可達18000r/min，在不增加機械增速裝置的前提下，提高了設備運行的可靠性。
2變頻技術
在煤礦機電設備中的應用變頻技術的主要應用對象是電動機驅動的各種設備，在煤礦機電設備中主要包括風機系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、壓縮機系統(tǒng)、采煤機系統(tǒng)、煤炭輸送系統(tǒng)、各類泵等。
2.1風機系統(tǒng)的改進
以某礦井主通風機的變頻改造為例，在改造之前，風機設計裕量過大，即使通過調節(jié)葉片或者改變管網特性依然遠遠超過所需風量。利用變頻器Harvest-A06/120進行改造，主要參數(shù)為：輸入頻率為45～55Hz，額定輸入電壓6000V±10%，輸出頻率范圍0.5～120Hz。在利用電壓源型串聯(lián)多電平脈寬調制高壓變頻器進行改造后，風機效率由45%提高到78%以上，年均用電量減少920000kWh，同時該礦井風機系統(tǒng)可實現(xiàn)軟啟動，大大降低了對電網的沖擊以及對設備的損壞，降低了人工成本。
2.2空壓機系統(tǒng)的改進變頻技術
對于空壓機啟動方式的變革具有重要的意義。傳統(tǒng)的直接啟動方式在啟動瞬間會產生較大電流，不利于設備的正常使用壽命的保持。采用變頻技術可以降低瞬時大電流對于設備的危害，延長使用壽命?？諌簷C中壓風系統(tǒng)的調節(jié)一般采用的是壓力閉環(huán)控制的變頻系統(tǒng)，主要利用系統(tǒng)壓力檢測來對空壓機負荷進行調整，當系統(tǒng)內部壓力發(fā)生變化時，變頻系統(tǒng)會根據(jù)反饋的壓力數(shù)值進行補償調整，最終保持系統(tǒng)內部壓力的恒定。采用此種方式進行壓風系統(tǒng)的調節(jié)，與傳統(tǒng)方式相比，響應速度更快，同時能夠更加精確地控制風力，保持壓風系統(tǒng)較高的可靠性。以唐山礦業(yè)某井空壓機變頻改造為例，對泵房進行變頻改造，采用三套ACS800變頻控制柜，利用一臺PLC集控柜進行控制。其主要參數(shù)為：三相輸入電壓U3in=（380～415）V±10%，U5in=（380～500）V±10%，輸出頻率0～±300Hz，DTC（直接轉矩控制）控制。通過該控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)空壓機的一拖三變頻調速運轉，能夠保持系統(tǒng)內的恒定壓力控制，實現(xiàn)設備安全可靠運行。與改造前相比，年均可節(jié)省電費50余萬元；可實現(xiàn)設備自0Hz起的軟啟動，設備檢修周期延長，降低了檢修成本。同時還實現(xiàn)了對設備保護功能的進一步完善，完善了設備超壓保護、防自啟動保護等多種功能，改善了設備的工作環(huán)境。
2.3采煤機的改進提高采煤機對工作環(huán)境的適應性
是采煤機改進的主要方向。工作環(huán)境愈加復雜，使傳統(tǒng)采煤機的不適應性更加突出。電牽引采煤機在適應性方面有很好的表現(xiàn)，已在許多礦山中得到應用。采煤機的變頻調速能力是其工作性能的一大指標。與傳統(tǒng)滑差調速相比，變頻調速將采煤機的變速性能實現(xiàn)了質的飛躍。能量回饋型四象限變頻器在采煤機中的應用是煤礦機電設備改造的向前邁進一大步的標志，它標志著井下采煤機由“一拖二”向“一拖一”的進步，提高了煤礦開采效率，同時降低了采煤機的故障率以及維修成本。由PLC控制的MG700-WD交流變頻調速采煤機，能夠將采煤機事故率控制在較低的范圍內，同時由于PLC程序的開放性，可以更好地進行人機對話，能夠在故障發(fā)生時較為準確地定位故障位置。對于采煤機變頻調速系統(tǒng)，除去目前市面上已有的成熟產品外，還有很多學者對不同類型的變頻調速控制方式進行了研究，目前已有一定的理論基礎，有待于在實際生產中進行試驗以及普及。以ALPHA6900系列變頻器在采煤機中的應用為例，可實現(xiàn)主從控制功能，同時還可以實現(xiàn)四象限運行，通過PLC控制電路，對變頻器的輸入輸出端口進行實時監(jiān)控，采集包括轉速、轉矩等在內的多種信息，確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。其中，采用ALPHA6900系列變頻器的電氣控制系統(tǒng)可以分為一拖一單/雙電機控制方式，通過采煤機工作環(huán)境的變化，對其牽引電機的轉速進行調整，實現(xiàn)對采煤機設備的有效保護。
3結語
本文對變頻技術應用于煤礦機電設備的改造進行了詳細的分析，通過分析不難發(fā)現(xiàn)，變頻技術不僅能夠實現(xiàn)煤礦機電設備的節(jié)能化改造，同時還能夠提高設備使用的可靠性，延長設備使用壽命。目前應用于煤礦機電設備的變頻系統(tǒng)多為通用系統(tǒng)，在調節(jié)精確度上有待進一步提高，未來煤礦機電設備變頻系統(tǒng)的發(fā)展也將向著高頻化和精確化進一步發(fā)展，以提高設備使用率和煤礦開采效率。
作者：曹宏偉單位：唐山中潤煤化工有限公司
