變頻器在礦山的應用

變頻器在礦山的三個主要作用 

隨著時代發(fā)展，現(xiàn)在國家要求各煤炭集團要應用高新技術(shù)來改造傳統(tǒng)煤炭工業(yè)。那么變頻器對于礦山來說就成了必不可少的一部分，變頻器在礦山的作用也顯得尤為重要。變頻器在礦山的主要作用有三個部分： 

1.1 變頻節(jié)能 

變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風機、水泵的應用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機械在設計配用動力驅(qū)動時，都留有一定的富余量。當電機不能在滿負荷下運行時，除達到動力驅(qū)動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費。風機、泵類等設備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當使用變頻調(diào)速時，如果流量要求減小，通過降低泵或風機的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。電動機使用變頻器的作用就是為了調(diào)速，并降低啟動電流。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設備首先要把電源的交流電變換為直流電（DC），這個過程叫整流。把直流電（DC）變換為交流電（AC）的裝置，其科學術(shù)語為“inverter”（逆變器）。一般逆變器是把直流電源逆變?yōu)橐欢ǖ墓潭l率和一定電壓的逆變電源。對于逆變?yōu)轭l率可調(diào)、電壓可調(diào)的逆變器我們稱為變頻器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波，主要是用在三相異步電動機調(diào)速用，又叫變頻調(diào)速器。對于主要用在儀器儀表的檢測設備中的波形要求較高的可變頻率逆變器，要對波形進行整理，可以輸出標準的正弦波，叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價格的15-20倍。由于變頻器設備中產(chǎn)生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”，故該產(chǎn)品本身就被命名為“inverter”，即：變頻器。變頻不是到處可以省電，有不少場合用變頻并不一定能省電。作為電子電路，變頻器本身也要耗電（約額定功率的3-5％）。一臺1.5匹的空調(diào)自身耗電算下來也有20-30W，相當于一盞長明燈.變頻器在工頻下運行，具有節(jié)電功能，是事實。但是他的前提條件是：**，大功率并且為風機／泵類負載；**，裝置本身具有節(jié)電功能（軟件支持）；第三，長期連續(xù)運行。這是體現(xiàn)節(jié)電效果的三個條件。 

1.2 功率因數(shù)補償節(jié)能 

無功功率不但增加線損和設備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當中，設備使用效率低下，浪費嚴重，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。 

1.3 軟啟動節(jié)能 

電機硬啟動對電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，*大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設備的維護費用。從理論上講，變頻器可以用在所有帶有電動機的機械設備中，電動機在啟動時，電流會比額定高5-6倍的，不但會影響電機的使用壽命而且消耗較多的電量.系統(tǒng)在設計時在電機選型上會留有一定的余量，電機的速度是固定不變，但在實際使用過程中，有時要以較低或者較高的速度運行，因此進行變頻改造是非常有必要的。變頻器可實現(xiàn)電機軟啟動、補償功率因素、通過改變設備輸入電壓頻率達到節(jié)能調(diào)速的目的，而且能給設備提供過流、過壓、過載等保護功能。 

變頻器在國內(nèi)煤礦的應用主要集中在帶式輸送機和提升絞車兩個方面，在我礦變頻器在皮帶機上的應用效果更為明顯： 

**，真正實現(xiàn)了帶式輸送機系統(tǒng)的軟起動。運用普傳變頻器對帶式輸送機進行驅(qū)動，運用普傳變頻器的軟起動功能，將電機的軟起動和皮帶機的軟起動合二為一，通過電機的慢速起動，帶動皮帶機緩慢起動，將皮帶內(nèi)部貯存的能量緩慢釋放，使皮帶機在起動過程中形成的張力波極小，幾乎對皮帶不造成損害。 

**實現(xiàn)皮帶機多電機驅(qū)動時的功率平衡。應用普傳變頻器對皮帶機進行驅(qū)動時，一般采用一拖一控制，當多電機驅(qū)動時，采用主從控制，實現(xiàn)功率平衡。 

第三，降低皮帶帶強。采用普傳變頻器驅(qū)動之后，由于普傳變頻器的起動時間可在1s～3600S可調(diào)，通常皮帶機起動時間在60S-200S內(nèi)根據(jù)現(xiàn)場設定，皮帶機的起動時間延長，大大降低對皮帶帶強的要求，降低設備初期投資。 

第四，降低設備的維護量。普傳變頻器是一種電子器件的集成，它將機械的壽命轉(zhuǎn)化為電子的壽命，壽命很長，大大降低設備維護量。同時，利用普傳變頻器的軟起動功能實現(xiàn)帶式輸送機的軟起動，起動過程中對機械基本無沖擊，也大大減少了皮帶機系統(tǒng)機械部份的檢修量第五，節(jié)能。在皮帶機上采用變頻驅(qū)動后的節(jié)能效果主要體現(xiàn)在系統(tǒng)功率因數(shù)和系統(tǒng)效率兩個方面。 

2 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和變頻技術(shù)的成熟，國家明文規(guī)定，在提升較車系統(tǒng)中，推薦使用交流變頻調(diào)速器。 

采用交流變頻大調(diào)速器對提升絞車進行驅(qū)動具有如下優(yōu)勢： 

2.1 控制精度高。通常普傳變頻器都采用磁通矢量控制，使得交流電機的調(diào)速性能與直流電機幾乎相等，控制精度非常高。 

2.2 工作可靠性高。普傳變頻器采用的是電子器件，壽命長，且具有完善的保護功能，用于提升絞車控制時，其可靠性很高。 

2.3 基本無維護工作量，減低了維護人員的工作強度。 

2.4 調(diào)速范圍寬廣，屬于無級調(diào)速，低速時穩(wěn)定性好。 

2.5 節(jié)能。普傳變頻器屬于轉(zhuǎn)差功率不變型的調(diào)速方式，在整個調(diào)速過程中其節(jié)能方式表現(xiàn)為兩個方面： 

2.5.1 提升狀態(tài)的節(jié)能當提升絞車處于向上提升狀態(tài)時，電機工作于電動狀態(tài)，由于提升絞車屬于恒轉(zhuǎn)矩負載，其轉(zhuǎn)速降低多大比例節(jié)能就為多大比例。 

2.5.2 下放狀態(tài)當提升絞車處于下放狀態(tài)時，此時電機工作于發(fā)電狀態(tài)，將勢能轉(zhuǎn)化為電能。如果普傳變頻器采用的是能量回饋型普傳變頻器，普傳變頻器將會把這種電能回饋回電網(wǎng)。煤礦企業(yè)中有許多提升絞車，采用變頻改造后，其節(jié)能效果將十分明顯，現(xiàn)在，許多新上的絞車系統(tǒng)均已采用變頻驅(qū)動。 

3 乳化液泵站乳化液泵站主要為液壓支架提供恒定的液體壓力。 

平時液壓支架基本不動，但乳化液泵仍長時工作，耗能巨大。如果采用變頻驅(qū)動，采用壓力傳感器形成閉環(huán)恒壓控制，當移動液壓支架時，乳化液泵提高液體流量，維持變力不變；當不移動液壓支架時，乳化液泵提供小流量液體維持壓力不變，實現(xiàn)恒壓控制。采用普傳變頻器驅(qū)動乳化液泵，節(jié)能效果明顯。另外，采用普傳變頻??之后，降低了電機和泵的轉(zhuǎn)速，對機械部份的磨損將減小許多，延長了設備檢修期。