變頻器在煤炭行業(yè)使用：煤炭企業(yè)是耗電大戶(hù),，對(duì)于煤礦生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō),，電耗所占比例相當(dāng)大,，根據(jù)調(diào)查,，風(fēng)機(jī),、水泵,、壓縮機(jī),、提升絞車(chē),、瓦斯抽放設(shè)備的用電量占整個(gè)煤礦生產(chǎn)用電量的40%以上,。變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展能有效解決控制工藝單一,，同時(shí)實(shí)時(shí)性較差，自動(dòng)化程度低等問(wèn)題,。

　　一,、變頻調(diào)速技術(shù)的原理與節(jié)能作用

　　1、變頻調(diào)速技術(shù)的原理

　　交流變頻調(diào)速是近幾十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù),，以其卓越的調(diào)速性能,、顯著的節(jié)電效果以及在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的廣泛適用性，而被公認(rèn)是一種最有前途的調(diào)速方式,。交流變頻調(diào)速技術(shù)是微機(jī)技術(shù),、電力電子技術(shù)和電機(jī)傳動(dòng)技術(shù)的綜合應(yīng)用，基本原理是在電力半導(dǎo)體器件的通斷作用下,，通過(guò)整流橋?qū)⒐ゎl交流電壓變?yōu)橹绷麟妷?，再由逆變器轉(zhuǎn)換為頻率,、電壓可調(diào)的交流電壓作為交流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源，使電動(dòng)機(jī)獲得無(wú)級(jí)調(diào)速所需的電壓和電流,，是一種無(wú)附加轉(zhuǎn)差損耗的高效調(diào)速方式之一,。

　　綜合強(qiáng)弱電混合、機(jī)電一體的基礎(chǔ)上,，對(duì)于電力電子技術(shù),、微技術(shù)和電機(jī)傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行綜合應(yīng)用，這就是交流變頻調(diào)速技術(shù),。這樣就能作為無(wú)附加轉(zhuǎn)差損耗的高效調(diào)速方式,，同時(shí)，使得電動(dòng)機(jī)獲得無(wú)級(jí)調(diào)速所需的電壓和電流,。在能源危機(jī)中發(fā)展的變頻調(diào)速技術(shù),，可以有效大幅度提高工作效率，是因?yàn)樗馨凑针姍C(jī)負(fù)載而進(jìn)行自動(dòng)的平滑的增速,、減速工作,。這樣，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的供電電源頻率的改變,，作為一種高效率,、高性能的調(diào)速手段變頻調(diào)速技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)有效調(diào)節(jié)。

　　2,、變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能作用

　　隨著電子技術(shù),、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù),、大功率輸出技術(shù)的迅速發(fā)展,，交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)取得了突破性的進(jìn)步，成為當(dāng)今節(jié)電和改善環(huán)境,、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段,，已成為一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。明顯的節(jié)能效果和優(yōu)越的調(diào)節(jié)性能,，使變頻節(jié)能技術(shù)在我國(guó)煤礦中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，技術(shù)也越來(lái)越成熟,。大容量,、多功能、高可靠性的變頻器在煤礦生產(chǎn)中得到廣泛的推廣和應(yīng)用,，為煤礦節(jié)省大量電能,，特別是在流體類(lèi)負(fù)載中，其節(jié)能率在20%～60%,。變頻控制原理是：采用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)真正的軟啟動(dòng)和平滑調(diào)速,，利用變頻器控制提高輸入電源的功率因數(shù)，在基頻以下為恒轉(zhuǎn)矩輸出，輸出功率隨轉(zhuǎn)速變化,。

　　二,、變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的具體應(yīng)用以帶式輸送機(jī)為例

　　1、帶式輸送機(jī)在煤礦生產(chǎn)中的節(jié)能問(wèn)題

　　帶式輸送機(jī)作為煤礦運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備被大量采用,，隨著煤礦高產(chǎn)高效工作面的發(fā)展,，長(zhǎng)距離、大運(yùn)量,、高速帶式輸送機(jī)越來(lái)越多的被設(shè)計(jì),、制造并投入運(yùn)行。這些大型機(jī)種的使用,，使輸送機(jī)存在的沖擊載荷大,、驅(qū)動(dòng)電機(jī)出力不均而導(dǎo)致電機(jī)過(guò)載等問(wèn)題更加尖銳地暴露出來(lái)。皮帶機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行方式為繞線電機(jī)經(jīng)轉(zhuǎn)子繞組降壓?jiǎn)?dòng)后工頻運(yùn)行,，經(jīng)液力耦合器切換至皮帶機(jī),。皮帶機(jī)的工作原理是皮帶機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪轂，靠摩擦力牽引皮帶運(yùn)動(dòng),，皮帶通過(guò)張力變形和摩擦力帶動(dòng)物體在支撐輥輪上運(yùn)動(dòng),。皮帶是彈性?xún)?chǔ)能材料，在皮帶機(jī)停止和運(yùn)行時(shí)都儲(chǔ)存有大量勢(shì)能,，這就決定了皮帶機(jī)啟動(dòng)時(shí)應(yīng)該采用軟啟動(dòng)的方式,。

　　因此對(duì)帶式輸送機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行提出下列要求：如果電機(jī)直接重載起動(dòng)時(shí)，要求電源提供比正常運(yùn)行時(shí)大6—7倍的電流,，這樣電機(jī)就會(huì)因電流過(guò)大和起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而過(guò)熱燒毀;電網(wǎng)會(huì)因大電流使電壓過(guò)分降低而影響其它設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn);所以要求新型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠降低電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電流,。目前大型帶式輸送機(jī)都要求驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能提供可調(diào)、平滑的,、無(wú)沖擊的起動(dòng)力矩,，以減小沖擊，從而改善對(duì)整機(jī)的受力狀況,，延長(zhǎng)整機(jī)的壽命,，提高設(shè)備的可靠性，即希望實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng),。長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī),，如果起動(dòng)過(guò)快，拉緊裝置就來(lái)不及拉緊,，使得傳動(dòng)滾筒打滑,，導(dǎo)致發(fā)熱著火;對(duì)于大傾角的上運(yùn)帶式輸送機(jī)，如果起動(dòng)加速度過(guò)快,，會(huì)引起物料下滑或滾料現(xiàn)象;這就要求起動(dòng)加速度可控,，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)起動(dòng),。為便于帶式輸送機(jī)的檢修，希望能實(shí)現(xiàn)低速驗(yàn)帶運(yùn)行,。

　　綜上所述,，要求驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠自適應(yīng)起動(dòng)、運(yùn)行,、停車(chē)工況的要求,，使帶式輸送機(jī)起停平穩(wěn)、運(yùn)行高效,、驅(qū)動(dòng)平衡,、工作安全可靠。然而,，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)煤礦采用液力耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)的軟啟動(dòng),，在啟動(dòng)時(shí)調(diào)整液力耦合器的機(jī)械效率為零，使電機(jī)空載啟動(dòng),。雖然采用了轉(zhuǎn)子串接電阻改善啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和降壓空載啟動(dòng)等方法,，但電機(jī)的啟動(dòng)電流仍然很大，不僅會(huì)引起電網(wǎng)電壓的劇烈波動(dòng),，還會(huì)造成電機(jī)內(nèi)部機(jī)械沖擊和發(fā)熱等現(xiàn)象,。同時(shí)由于液力耦合器長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)引起其內(nèi)部油溫升高、金屬部件磨損,、泄漏及效率波動(dòng)等情況發(fā)生,，不僅會(huì)加大維護(hù)難度和成本、污染了環(huán)境,，還會(huì)使多機(jī)驅(qū)動(dòng)同一皮帶時(shí)難以解決功率平均和同步問(wèn)題,。

　　2、變頻調(diào)速技術(shù)在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

　　帶式輸送機(jī)中的變頻調(diào)速自動(dòng)控制系統(tǒng)由可編程序控制器PLC,、變頻器,、電流互感器、電流變送器,、核子皮帶秤,、帶速傳感器和電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器等組成，具體可歸納為檢測(cè)單元,、控制單元和執(zhí)行單元三部分,。

　　檢測(cè)單元：電流互感器及變送器取得電機(jī)電流信號(hào)。帶速傳感器采集的帶速信號(hào),，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器采集的轉(zhuǎn)速信號(hào),，通過(guò)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),。核子皮帶秤采集運(yùn)量信號(hào),。各信號(hào)均送入核心模塊。

　　控制單元：當(dāng)PLC接收到檢測(cè)信號(hào),，經(jīng)過(guò)判斷決策,，完成帶式輸送機(jī)的起動(dòng)、功率平衡,、節(jié)能調(diào)速功能,。同時(shí)主控單元還具有斷帶、堆煤,、撕帶,、煙霧、打滑,、溫度等故障保護(hù)功能,。

　　執(zhí)行單元：逆變器接收到PLC的頻率控制信號(hào)，按給定信號(hào)輸出相應(yīng)頻率的電壓加至電動(dòng)機(jī),，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速,，完成帶式輸送機(jī)的各種功能。經(jīng)過(guò)變頻技術(shù)改造后皮帶機(jī)徹底實(shí)現(xiàn)了皮帶輸送機(jī)的軟起,、軟停運(yùn)行方式,，使皮帶機(jī)在工作中更加性能穩(wěn)定。

　　系統(tǒng)的功率因數(shù)在整個(gè)過(guò)程中達(dá)0.9以上,，大大節(jié)省了無(wú)功功率,。采用變頻器驅(qū)動(dòng)后，使系統(tǒng)總的傳遞效率要比液力偶合器驅(qū)動(dòng)的效率高5%～10%系統(tǒng)效率,。改造后系統(tǒng)可以根據(jù)負(fù)載變化情況自動(dòng)調(diào)整輸出頻率和輸出力矩,，改變了以前電機(jī)工頻恒速運(yùn)行的模式，在很大程度上節(jié)約了電力能源消耗,。而且四象限中高壓變頻器的使用實(shí)現(xiàn)了皮帶機(jī)能量回饋功能,，進(jìn)一步使得皮帶機(jī)的能耗降低，液力耦合器的退出更大地節(jié)約了設(shè)備的維護(hù)和維修費(fèi)用,。在節(jié)能環(huán)保方面更加的完善,。

　　三、結(jié)語(yǔ)

　　總之,，變頻器在煤礦的應(yīng)用已經(jīng)取得了良好的效果,，隨著新型電力電子器件的發(fā)展及性能的不斷提高，變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦生產(chǎn)的應(yīng)用會(huì)發(fā)揮更大作用,，取得更加顯著的經(jīng)濟(jì)效益,。