變頻器在煤炭行業(yè)使用：煤炭企業(yè)是耗電大戶，對于煤礦生產(chǎn)企業(yè)來說,，電耗所占比例相當(dāng)大,，根據(jù)調(diào)查,，風(fēng)機,、水泵,、壓縮機,、提升絞車,、瓦斯抽放設(shè)備的用電量占整個煤礦生產(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,，同時實時性較差,，自動化程度低等問題。

　　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)速是近幾十年來發(fā)展起來的新技術(shù)，以其卓越的調(diào)速性能,、顯著的節(jié)電效果以及在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域的廣泛適用性，而被公認是一種最有前途的調(diào)速方式,。交流變頻調(diào)速技術(shù)是微機技術(shù),、電力電子技術(shù)和電機傳動技術(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的驅(qū)動電源，使電動機獲得無級調(diào)速所需的電壓和電流,，是一種無附加轉(zhuǎn)差損耗的高效調(diào)速方式之一,。

　　綜合強弱電混合、機電一體的基礎(chǔ)上,，對于電力電子技術(shù),、微技術(shù)和電機傳動技術(shù)進行綜合應(yīng)用，這就是交流變頻調(diào)速技術(shù),。這樣就能作為無附加轉(zhuǎn)差損耗的高效調(diào)速方式,，同時，使得電動機獲得無級調(diào)速所需的電壓和電流,。在能源危機中發(fā)展的變頻調(diào)速技術(shù),，可以有效大幅度提高工作效率，是因為它能按照電機負載而進行自動的平滑的增速,、減速工作,。這樣，通過電動機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),、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù),、大功率輸出技術(shù)的迅速發(fā)展,，交流電機變頻調(diào)速技術(shù)取得了突破性的進步，成為當(dāng)今節(jié)電和改善環(huán)境,、推動技術(shù)進步的一種主要手段,，已成為一種必然的發(fā)展趨勢。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)在我國煤礦中的應(yīng)用越來越廣泛,，技術(shù)也越來越成熟。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,，特別是在流體類負載中,，其節(jié)能率在20%～60%,。變頻控制原理是：采用變頻調(diào)速電動機實現(xiàn)真正的軟啟動和平滑調(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)用以帶式輸送機為例

　　1,、帶式輸送機在煤礦生產(chǎn)中的節(jié)能問題

　　帶式輸送機作為煤礦運輸?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,，長距離,、大運量、高速帶式輸送機越來越多的被設(shè)計,、制造并投入運行,。這些大型機種的使用，使輸送機存在的沖擊載荷大,、驅(qū)動電機出力不均而導(dǎo)致電機過載等問題更加尖銳地暴露出來,。皮帶機的啟動和運行方式為繞線電機經(jīng)轉(zhuǎn)子繞組降壓啟動后工頻運行，經(jīng)液力耦合器切換至皮帶機,。皮帶機的工作原理是皮帶機通過驅(qū)動輪轂,，靠摩擦力牽引皮帶運動，皮帶通過張力變形和摩擦力帶動物體在支撐輥輪上運動,。皮帶是彈性儲能材料,，在皮帶機停止和運行時都儲存有大量勢能，這就決定了皮帶機啟動時應(yīng)該采用軟啟動的方式,。

　　因此對帶式輸送機的起動和運行提出下列要求：如果電機直接重載起動時,，要求電源提供比正常運行時大6—7倍的電流，這樣電機就會因電流過大和起動時間過長而過熱燒毀;電網(wǎng)會因大電流使電壓過分降低而影響其它設(shè)備運轉(zhuǎn);所以要求新型驅(qū)動系統(tǒng)能夠降低電機起動時的電流,。目前大型帶式輸送機都要求驅(qū)動系統(tǒng)能提供可調(diào),、平滑的、無沖擊的起動力矩,，以減小沖擊,，從而改善對整機的受力狀況，延長整機的壽命,，提高設(shè)備的可靠性,，即希望實現(xiàn)軟起動。長距離帶式輸送機,，如果起動過快,，拉緊裝置就來不及拉緊，使得傳動滾筒打滑,，導(dǎo)致發(fā)熱著火;對于大傾角的上運帶式輸送機,，如果起動加速度過快,，會引起物料下滑或滾料現(xiàn)象;這就要求起動加速度可控,，實現(xiàn)平穩(wěn)起動,。為便于帶式輸送機的檢修，希望能實現(xiàn)低速驗帶運行,。

　　綜上所述,，要求驅(qū)動系統(tǒng)能夠自適應(yīng)起動、運行,、停車工況的要求,，使帶式輸送機起停平穩(wěn)、運行高效,、驅(qū)動平衡,、工作安全可靠。然而,，目前國內(nèi)大多數(shù)煤礦采用液力耦合器來實現(xiàn)皮帶機的軟啟動,，在啟動時調(diào)整液力耦合器的機械效率為零，使電機空載啟動,。雖然采用了轉(zhuǎn)子串接電阻改善啟動轉(zhuǎn)矩和降壓空載啟動等方法,，但電機的啟動電流仍然很大，不僅會引起電網(wǎng)電壓的劇烈波動,，還會造成電機內(nèi)部機械沖擊和發(fā)熱等現(xiàn)象,。同時由于液力耦合器長時間工作會引起其內(nèi)部油溫升高、金屬部件磨損,、泄漏及效率波動等情況發(fā)生,，不僅會加大維護難度和成本、污染了環(huán)境,，還會使多機驅(qū)動同一皮帶時難以解決功率平均和同步問題,。

　　2、變頻調(diào)速技術(shù)在帶式輸送機中的應(yīng)用

　　帶式輸送機中的變頻調(diào)速自動控制系統(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,、帶速傳感器和電機轉(zhuǎn)速傳感器等組成，具體可歸納為檢測單元,、控制單元和執(zhí)行單元三部分,。

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

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

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

　　系統(tǒng)的功率因數(shù)在整個過程中達0.9以上，大大節(jié)省了無功功率,。采用變頻器驅(qū)動后,，使系統(tǒng)總的傳遞效率要比液力偶合器驅(qū)動的效率高5%～10%系統(tǒng)效率。改造后系統(tǒng)可以根據(jù)負載變化情況自動調(diào)整輸出頻率和輸出力矩,，改變了以前電機工頻恒速運行的模式,，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現(xiàn)了皮帶機能量回饋功能,，進一步使得皮帶機的能耗降低,，液力耦合器的退出更大地節(jié)約了設(shè)備的維護和維修費用。在節(jié)能環(huán)保方面更加的完善,。

　　三,、結(jié)語

　　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)用會發(fā)揮更大作用，取得更加顯著的經(jīng)濟效益,。