變頻器在礦山的應(yīng)用
變頻器在礦山的三個(gè)主要作用
隨著時(shí)代發(fā)展，現(xiàn)在國家要求各煤炭集團(tuán)要應(yīng)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(gè)部分：
1.1 變頻節(jié)能
變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動力驅(qū)動時(shí)，都留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，除達(dá)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(fèi)。風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)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(fēng)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(dāng)使用變頻調(diào)速時(shí)，如果流量要求減小，通過降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。電動機(jī)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(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電（DC），這個(gè)過程叫整流。把直流電（DC）變換為交流電（AC）的裝置，其科學(xué)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(jī)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(shè)備中的波形要求較高的可變頻率逆變器，要對波形進(jìn)行整理，可以輸出標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價(jià)格的15-20倍。由于變頻器設(shè)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(dāng)于一盞長明燈.變頻器在工頻下運(yùn)行，具有節(jié)電功能，是事實(shí)。但是他的前提條件是：**，大功率并且為風(fēng)機(jī)／泵類負(fù)載；**，裝置本身具有節(jié)電功能（軟件支持）；第三，長期連續(xù)運(yùn)行。這是體現(xiàn)節(jié)電效果的三個(gè)條件。
1.2 功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能
無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費(fèi)嚴(yán)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(jī)硬啟動對電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動時(shí)對擋板和閥門的損害極大，對設(shè)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(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。從理論上講，變頻器可以用在所有帶有電動機(jī)的機(jī)械設(shè)備中，電動機(jī)在啟動時(shí)，電流會比額定高5-6倍的，不但會影響電機(jī)的使用壽命而且消耗較多的電量.系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)在電機(jī)選型上會留有一定的余量，電機(jī)的速度是固定不變，但在實(shí)際使用過程中，有時(shí)要以較低或者較高的速度運(yùn)行，因此進(jìn)行變頻改造是非常有必要的。變頻器可實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動、補(bǔ)償功率因素、通過改變設(shè)備輸入電壓頻率達(dá)到節(jié)能調(diào)速的目的，而且能給設(shè)備提供過流、過壓、過載等保護(hù)功能。
變頻器在國內(nèi)煤礦的應(yīng)用主要集中在帶式輸送機(jī)和提升絞車兩個(gè)方面，在我礦變頻器在皮帶機(jī)上的應(yīng)用效果更為明顯：
**，真正實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的軟起動。運(yùn)用普傳變頻器對帶式輸送機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，運(yùn)用普傳變頻器的軟起動功能，將電機(jī)的軟起動和皮帶機(jī)的軟起動合二為一，通過電機(jī)的慢速起動，帶動皮帶機(jī)緩慢起動，將皮帶內(nèi)部貯存的能量緩慢釋放，使皮帶機(jī)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(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)多電機(jī)驅(qū)動時(shí)的功率平衡。應(yīng)用普傳變頻器對皮帶機(jī)進(jìn)行驅(qū)動時(shí)，一般采用一拖一控制，當(dāng)多電機(jī)驅(qū)動時(shí)，采用主從控制，實(shí)現(xiàn)功率平衡。
第三，降低皮帶帶強(qiáng)。采用普傳變頻器驅(qū)動之后，由于普傳變頻器的起動時(shí)間可在1s～3600S可調(diào)，通常皮帶機(jī)起動時(shí)間在60S-200S內(nèi)根據(jù)現(xiàn)場設(shè)定，皮帶機(jī)的起動時(shí)間延長，大大降低對皮帶帶強(qiáng)的要求，降低設(shè)備初期投資。
第四，降低設(shè)備的維護(hù)量。普傳變頻器是一種電子器件的集成，它將機(jī)械的壽命轉(zhuǎn)化為電子的壽命，壽命很長，大大降低設(shè)備維護(hù)量。同時(shí)，利用普傳變頻器的軟起動功能實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的軟起動，起動過程中對機(jī)械基本無沖擊，也大大減少了皮帶機(jī)系統(tǒng)機(jī)械部份的檢修量第五，節(jié)能。在皮帶機(jī)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(gè)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(jìn)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(jī)的調(diào)速性能與直流電機(jī)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(hù)功能，用于提升絞車控制時(shí)，其可靠性很高。
2.3 基本無維護(hù)工作量，減低了維護(hù)人員的工作強(qiáng)度。
2.4 調(diào)速范圍寬廣，屬于無級調(diào)速，低速時(shí)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(gè)調(diào)速過程中其節(jié)能方式表現(xiàn)為兩個(gè)方面：
2.5.1 提升狀態(tài)的節(jié)能當(dāng)提升絞車處于向上提升狀態(tài)時(shí)，電機(jī)工作于電動狀態(tài)，由于提升絞車屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)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(dāng)提升絞車處于下放狀態(tài)時(shí)，此時(shí)電機(jī)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(shí)液壓支架基本不動，但乳化液泵仍長時(shí)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(dāng)移動液壓支架時(shí)，乳化液泵提高液體流量，維持變力不變；當(dāng)不移動液壓支架時(shí)，乳化液泵提供小流量液體維持壓力不變，實(shí)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??器之后，降低了電機(jī)和泵的轉(zhuǎn)速，對機(jī)械部份的磨損將減小許多，延長了設(shè)備檢修期。