淺談變頻器節(jié)能技術(shù)在煤礦應(yīng)用

　　節(jié)能：一、前言

　　眾所周知，煤炭企業(yè)是耗電大戶，其電耗成本占其生產(chǎn)成本相當(dāng)大的比例。在煤礦企業(yè)中，由于生產(chǎn)設(shè)備一般滿足服務(wù)年限長的特點(diǎn)，選型較大造成大馬拉小車的現(xiàn)象，電能浪費(fèi)嚴(yán)重，設(shè)備運(yùn)行效率往往都比較低。

　　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(jī)、水泵、壓縮機(jī)、提升絞車、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。但是有很大一部分電能是白白浪費(fèi)掉的。如果采用擋板、閥門來進(jìn)行調(diào)節(jié)往往造成比較大的浪費(fèi)，而采用電動機(jī)變頻調(diào)速來調(diào)節(jié)流量，這樣可以節(jié)省20％～50％左右，自然可能產(chǎn)生巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。對于大負(fù)荷電機(jī)來說，往往啟動時(shí)間長、電流大，設(shè)備絕緣強(qiáng)度受到嚴(yán)重影響，容易燒毀大功率電動機(jī)。并且啟動時(shí)對機(jī)械部分設(shè)備沖擊較大，往往造成較為嚴(yán)重的機(jī)械損傷。

　　所以說，這樣不僅僅增加了設(shè)備維修成本，而且對于電網(wǎng)安全造成很大沖擊。控制工藝單一，同時(shí)實(shí)時(shí)性較差，自動化程度低。同時(shí)，對于轉(zhuǎn)矩極限控制、可逆運(yùn)行控制、速度控制、啟動停止方式、加減速功能和機(jī)械傳動部件使用壽命等方面存在明顯缺陷，不能滿足大規(guī)模自動化控制要求，而變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展成為解決這一問題的良方之一。

　　二、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(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(jī)的驅(qū)動電源，使電動機(jī)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(qiáng)弱電混合、機(jī)電一體的基礎(chǔ)上，對于電力電子技術(shù)、微技術(shù)和電機(jī)傳動技術(shù)進(jìn)行綜合應(yīng)用，這就是交流變頻調(diào)速技術(shù)。這樣就能作為無附加轉(zhuǎn)差損耗的高效調(diào)速方式，同時(shí)，使得電動機(jī)獲得無級調(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)行自動的平滑的增速、減速工作。這樣，通過電動機(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。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(fù)載中，其節(jié)能率在20%～60%。變頻控制原理是：采用變頻調(diào)速電動機(jī)實(shí)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。

　　三、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，長距離、大運(yùn)量、高速帶式輸送機(jī)越來越多的被設(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)動電機(jī)出力不均而導(dǎo)致電機(jī)過載等問題更加尖銳地暴露出來。皮帶機(jī)的啟動和運(yùn)行方式為繞線電機(jī)經(jīng)轉(zhuǎn)子繞組降壓啟動后工頻運(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)通過驅(qū)動輪轂，靠摩擦力牽引皮帶運(yùn)動，皮帶通過張力變形和摩擦力帶動物體在支撐輥輪上運(yùn)動。皮帶是彈性儲能材料，在皮帶機(jī)停止和運(yùn)行時(shí)都儲存有大量勢能，這就決定了皮帶機(jī)啟動時(shí)應(yīng)該采用軟啟動的方式。