謝振華

(婁底市煤炭局，湖南 婁底 417000)

引言

目前，從煤炭機(jī)電的整個(gè)行情來看，電能無疑是這個(gè)行業(yè)能持續(xù)發(fā)展下去的最基本的保障，幾乎每年該行業(yè)都會(huì)消耗掉很多的電能，因此，用電支出成為了該行業(yè)的一項(xiàng)最大的開支。為了節(jié)省這部分的重大支出，煤炭機(jī)電行業(yè)就不得不求改變，這個(gè)時(shí)候變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，將該項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用到各種機(jī)電設(shè)備中，各種設(shè)備的耗電量比以往下降很多。所以，該項(xiàng)技術(shù)在煤炭機(jī)電行業(yè)越來越受到重視。

1.變頻調(diào)速在煤炭機(jī)電行業(yè)中應(yīng)用的原理與優(yōu)勢(shì)

1.1 變頻調(diào)速技術(shù)的原理。當(dāng)今世界，煤炭機(jī)電行業(yè)電動(dòng)機(jī)是非常重要的一件工具。電動(dòng)機(jī)在工作運(yùn)行中時(shí)常會(huì)遇到對(duì)電動(dòng)機(jī)頻率的調(diào)整控制。為了是電動(dòng)機(jī)頻率可以達(dá)到完全的自動(dòng)化的目的，將電動(dòng)機(jī)與變頻調(diào)速相結(jié)合是個(gè)不錯(cuò)的方法。這使得電動(dòng)機(jī)調(diào)速的實(shí)際銷量得到高效的提升。與此同時(shí)，整個(gè)煤炭機(jī)電行業(yè)的工作效率也得到了非常巨大的提高。變頻調(diào)速的根本原理可以用數(shù)學(xué)公式來進(jìn)行表達(dá)。變頻調(diào)速的是公式:N=120F/C (1-H)［1］。公式中的C 表示的是轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，字母H 表示的是轉(zhuǎn)速差率，字母F 表示的是交流電頻率，字母N 表示的是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。從公式中可以分析出一個(gè)交流電頻率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是呈正比的，交流電頻率變得越高，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也就跟著變得越高，反之，交流電頻率變得越低，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也就變得越低。事實(shí)也表明，每當(dāng)交流電的實(shí)際頻率在0 到50 赫茲的時(shí)候，電動(dòng)機(jī)才能做最大功率的轉(zhuǎn)速調(diào)整。簡(jiǎn)單來講，就是變頻調(diào)速的核心原理是將實(shí)際頻率進(jìn)行變換，從而使得頻率也跟著變換。

1.2 變頻調(diào)速在煤炭行業(yè)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

(1)設(shè)備制動(dòng)比原來穩(wěn)定。如今的煤炭機(jī)電行業(yè)，機(jī)電設(shè)備在日常運(yùn)行時(shí)，一般都是運(yùn)用軟啟動(dòng)的方法進(jìn)行啟動(dòng)?？墒擒泦?dòng)在一定程度上存在很多的缺點(diǎn)。比如:①軟啟動(dòng)所需要的電流比較大。②煤炭機(jī)電行業(yè)的供電情況非常的復(fù)雜，難以梳理，如果是出現(xiàn)了供電距離特別長(zhǎng)的情況，軟啟動(dòng)所需要的實(shí)際功率會(huì)更大。③煤炭機(jī)電行業(yè)在日常工作中，經(jīng)常要反復(fù)多次啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，可是電動(dòng)機(jī)的電流又不是很平穩(wěn)，這將造成發(fā)電機(jī)因啟動(dòng)過于頻繁而燒毀。一旦將變頻調(diào)速的機(jī)電設(shè)備與之相結(jié)合使用，就可以有效地避免上述問題的發(fā)生，將使得電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行更加的平穩(wěn)。

(2)調(diào)速的性能越來越好。發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)的時(shí)候，變頻調(diào)速器可以對(duì)所需要的電流進(jìn)行調(diào)控，使得實(shí)際運(yùn)用的電流不或越過事先就定好的電流。與此同時(shí)，變頻調(diào)速器還可以與電動(dòng)機(jī)自身的負(fù)荷相結(jié)合，這就使得電動(dòng)機(jī)可以在很短的時(shí)間內(nèi)就能發(fā)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，還能根據(jù)運(yùn)行的實(shí)際情況對(duì)它的轉(zhuǎn)速進(jìn)行直接的調(diào)制，讓電動(dòng)機(jī)可以時(shí)刻處在安全穩(wěn)定的工作氛圍中。這和軟啟動(dòng)對(duì)比，變頻調(diào)速器的優(yōu)勢(shì)有兩點(diǎn)，第一是調(diào)速器在回流的時(shí)候耗電量絕對(duì)要比軟啟動(dòng)小。第二是調(diào)速器有了自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪芰?，這種能力在很多時(shí)候都減少了無用供的消耗，相反的電能的實(shí)際利用率就會(huì)得到更大的提升。

(3)測(cè)試控制的性能更加得優(yōu)越。測(cè)試控制時(shí)煤炭行業(yè)的重中之重，傳統(tǒng)的測(cè)控是通過人為的手工去實(shí)現(xiàn)的。手工測(cè)控這種方式非常的落后，而且很難保證質(zhì)量。目前，變頻調(diào)速器已經(jīng)全面代替了手工測(cè)控，這使得很多問題都得到了解決。其原因是因?yàn)樗梢宰龅介]環(huán)，開環(huán)，從而能有效的對(duì)其進(jìn)行控制，并且是完全自動(dòng)化的。所以可以看出，變頻測(cè)控調(diào)速器更具優(yōu)越性。

(4)維修成本大大得到減少。從目前情況來看，軟啟動(dòng)的方式在煤炭機(jī)電行業(yè)中，其耗費(fèi)非常大。其主要原因有兩點(diǎn)第一是軟啟動(dòng)很容易讓電動(dòng)機(jī)燒毀，所以后期產(chǎn)生的維修費(fèi)用就會(huì)增加。第二是軟啟動(dòng)很容易損毀電動(dòng)機(jī)，即使電動(dòng)機(jī)沒有被完全燒壞，為了提高其效率還是要進(jìn)行維修保養(yǎng)，長(zhǎng)期下來這部分的費(fèi)用也會(huì)很大。但是變頻調(diào)速器在，維修上的花費(fèi)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于軟啟動(dòng)方式。因此，變頻調(diào)速器的使用將大大減少維修成本［2］。

2.煤炭機(jī)電行業(yè)變頻調(diào)速技術(shù)的研究

2.1 風(fēng)機(jī)設(shè)備變頻調(diào)速技術(shù)的改造研究。在設(shè)計(jì)時(shí)風(fēng)機(jī)的選型一般是以最大風(fēng)量作為參考的，日常工作中礦井的用風(fēng)量往往要比額定流量小很多，多出的風(fēng)量只能通過自然防風(fēng)或者是人為阻擋等方法進(jìn)行限制，以便于為礦井的正常生產(chǎn)創(chuàng)造有力的條件?？墒?，這樣的方式會(huì)耗費(fèi)大量的電能，而且調(diào)節(jié)控制的精度沒辦法掌控。因此就需要變頻調(diào)節(jié)技術(shù)來兌風(fēng)量進(jìn)行調(diào)控。具體可參見圖一。

圖1 旋式軸流局扇變頻調(diào)速主回路原理圖

2.2 煤礦礦井提升設(shè)備的變頻調(diào)速技術(shù)改造研究。由于礦井提升設(shè)備的針對(duì)者主要是礦石、礦井相關(guān)人員和井下設(shè)備等，因此，其所承受的重量就很高。而煤礦中的提升設(shè)備對(duì)電氣傳動(dòng)的要求還是比較高的，因?yàn)殡姎庠O(shè)備的傳動(dòng)功能現(xiàn)快速的正反向運(yùn)轉(zhuǎn)，制動(dòng)與啟動(dòng)能力一定要精確。但是目前我國(guó)所使用的直流傳動(dòng)系統(tǒng)裝置都存在著或大或小的缺陷，要是無法實(shí)現(xiàn)精確的制動(dòng)或調(diào)速，維修的工作量會(huì)非常巨大。可是中小型的煤礦企業(yè)又經(jīng)常使用交流電電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，其基本的運(yùn)行原理是利用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子對(duì)電阻進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以此來達(dá)到調(diào)速的目的。但這種方式調(diào)速時(shí)，其性能很差，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在工作中會(huì)消耗大量的電能，從而出現(xiàn)無法忍受的浪費(fèi)現(xiàn)象。因此，通過變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)煤炭礦井的設(shè)備進(jìn)行改造升級(jí)已經(jīng)到來刻不容緩的地步。針對(duì)煤炭礦井的特點(diǎn)，一般會(huì)用到一下兩種方案進(jìn)行改，第一兩象限變頻器調(diào)速制動(dòng)方案;第二四象限能量回饋型高壓變頻器調(diào)速方案。雖然這兩種方案都有效果，但在功能上還是有所不同的。目前主要是以礦用的提升裝置的不同來歸類。兩象限變頻器調(diào)速制動(dòng)方案一般用于提高平行軸雙絞筒提升機(jī)的作用，而對(duì)于經(jīng)常發(fā)生負(fù)力的單絞筒提升機(jī)，一般會(huì)選擇四象限能量回饋型高壓變頻器調(diào)速的方法［3］。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，變頻調(diào)速技術(shù)在煤炭機(jī)電領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，可是目前還是有很多的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)方面的問題有待去解決，所以，未來的發(fā)展空間也將是空前巨大的。因此，我國(guó)的煤炭企業(yè)要加快變頻調(diào)速技術(shù)的研究，根據(jù)礦井的特點(diǎn)，制定出有針對(duì)性的變頻調(diào)速機(jī)電設(shè)備，從而為我國(guó)的煤炭機(jī)電事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

［1］李鵬.變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦機(jī)電領(lǐng)域的節(jié)能作用探索［J］.高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展.2013，(141):9

［2］王曉鵬.變頻調(diào)速技術(shù)在煤炭機(jī)電領(lǐng)域的運(yùn)用研究［J］.技術(shù)研發(fā).2015，(170):73

［3］孫曉章.淺析煤炭機(jī)電領(lǐng)域變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用［J］.煤炭技術(shù).2013，(2):33