變頻節能煤礦機電設備論文

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1改進壓頻比控制模式，提高工作效率

變頻器的基本工作原理就是通過半導體元器件將工頻電流信號轉變成其他頻率信號，使交流電轉換成直流電，之后通過逆變器實現對電流與電壓的調節與控制，使煤礦機械設備實現調速運轉，簡而言之也就是“交—直—交”的轉換過程。在這個過程中，頻比控制模式起著極其重要的作用。機電設備的轉速和電源輸入頻率呈正相關關系，通過調節、控制電源頻率，可以達到調整機電設備轉速的目的。根據這一原理，可以改進壓頻比控制模式，在煤礦機電設備運轉過程中逐漸加大變頻功率，同時輔之以先進的操作控制系統，從而在一定程度上提升煤礦機電設備的運行效率，具體如下：

（1）功率器件方面，智能功率模塊（IPM）可以有效提高變頻功率；

（2）壓頻比控制方式方面，目前轉矩直接控制模式和矢量控制模式很好地拓寬了該技術的應用范圍，已經在諸多企業獲得了應用。

2根據負載合理選擇變頻器與電機

負載是選擇變頻器和電機時必須考量的因素，具體要求為：

（1）一般的恒轉矩負載要求變頻器必須具備以下幾個條件：過載能力較大；過載時間足夠；具備較大的啟動及轉動轉矩；具備恒定轉矩特性。

（2）對于風機、泵類的負載，選擇變頻調速系統時需符合以下兩個條件：設備經濟性、可靠性較高，能夠提供穩定的轉速；可以針對機電設備的情況選擇變頻控制模式。

（3）對于恒功率負載，選擇變頻器時需符合以下兩個條件：輸出為定值控制；該變頻器能夠滿足對其進行針對性設計的需求。

3改進四象限變頻器，提高煤礦機電設備的靈活性

采煤作業環境復雜多變，大量機電設備處于負荷頻繁波動狀態，這些因素給煤礦安全生產帶來了很大困擾。當前煤礦機電設備采用四象變頻器技術大大緩解了這個現象。四象限變頻器）將整流電路由原來的全波整流橋調整為由智能功率模塊構成的可控整流橋，以便更好地完成采掘工作。四象限變頻器與普通變頻器的區別在于電機處于發電狀態時，其逆變電路和整流電路將會發生互換，從而實現將電機所產生的電量輸送至其他設備的目的。

3．1在采煤機中的應用

我國采煤機變頻調速系統已由之前的“一拖二”改進為現在的“一拖一”。我國自主研發的采煤機已處于世界領先水平，例如采煤機ACS－800變頻器，可以確保加速時不過流、減速時不過壓。整個過程可根據電機功率進行計算，還能根據現場情況做適當調整，從而實現降低能耗、提升工作效率的目的。

3．2在提升機中的應用

在煤礦提升裝置中應用時，普通變頻器存在較大的弊端，問題主要在于電機制動產生的能量會過多消耗在電阻上。變頻技術的創新，可以將電機處于二、四象限運行過程中發電產生的電能回饋給電網側使用，從而讓提升機實現勻速、加速工作與平穩啟動、關閉，并借助數字控制系統有效提升工作效率，這對保障工作人員的人身安全起著重要作用。

3．3在膠帶輸送機中的應用

膠帶輸送機具有大功率、高電壓等特點，主要通過膠帶與輪轂之間的摩擦作用實現煤炭傳送。可以采用變頻節能技術對上山膠帶輸送機進行改造，原理和提升機相似，改造可以改變膠帶輸送機的啟動模式，徹底實現軟啟動，讓機電設備實現平穩運行。變頻節能技術還能降低機電設備的發熱量，在降低能耗的基礎上延長膠帶的使用壽命，最終提高膠帶輸送機的工作效率。

4使用變頻技術改善各電路元件間的邏輯關系，優化電路

變頻器由鍵盤、電機、電源板、控制主板等構成，結構相對復雜。采用變頻節能技術改善電路元件之間的邏輯關系，不僅可以優化電路，為煤礦機電設備提供適宜的運行環境，而且能夠在一定程度上延長煤礦機電設備的使用壽命。變頻節能技術實現這一功能的關鍵在于通過IGBT等功率開關器件以及PWM控制技術，實現從交流到直流再到交流的轉換。變頻器電路一般包括主電路和控制電路兩個部分，主電路的正常運行需要控制信號配合。通常電壓檢測電路會設置一個電壓上限值，如果檢測到的直流母線電壓超過該上限值，電壓檢測電路便向變頻器發出控制信號，使變頻器的過壓保護啟動。

5結語

綜上所述，通過改進壓頻比控制模式、根據負載合理選擇變頻器與電機、改進四象限變頻器、使用變頻技術改善各電路元件間的邏輯關系等策略，可以有效實現煤礦機電設備的技術改造。總體來看，變頻技術也并非完美，比如存在噪聲和振動比較大、應用成本比較高等問題，但整體來看，變頻技術在我國煤礦機電設備的改造中具有很大的應用空間。

作者:李超廖宇單位:益門煤礦機電科