變頻節(jié)能技術煤礦機電論文
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1.1變頻節(jié)能技術
簡單來說，變頻節(jié)能技術是指一種利用科技手段及設備實現(xiàn)電流頻率改變的技術。其中，負責控制電頻頻率的設備叫做變頻器，變頻器的構成比較復雜，主要由電源板、電極電容、控制面板及鍵盤等部件組成，通過這些部件的有效結合，能夠使電動機在最節(jié)能的狀態(tài)下運行。傳統(tǒng)機電設備中的電流頻率是不可改變的，在設備運行過程中，其轉數也不能改變和控制，這就導致其設備長期處于恒定運行狀態(tài)，這樣不能因地制宜地改變轉速，不但使設備的使用壽命大大縮短，而且還會造成大量的能源消耗。隨著變頻節(jié)能技術的出現(xiàn)，機電設備的這一缺陷得到了很大改善。將變頻節(jié)能技術運用到機電設備中，不但能夠改變機電設備的靈活性，還可根據實際生產的需要調節(jié)設備的運行狀態(tài)節(jié)約能源，這樣就能夠大大增加設備的使用年限和減少能源消耗。
1.2變頻節(jié)能技術的基本原理
變頻器的工作原理可以簡單概括為“交—直—交”工作方式，變頻器是通過整流器將工頻交流電源轉化成直流電源，然后再把直流電源轉化成頻率和電壓可以控制的交流電，最后再供給電動機。變頻器的工作電路主要由以下四部分組成：整流部分、直流環(huán)節(jié)部分、逆變部分、控制部分。其中整流部分主要應用的是三相橋式不可控整流器；直流環(huán)節(jié)部分主要是用來濾波，直流儲能和緩沖無功功率的；逆變部分主要采用的是IGBT三相橋式逆變器，它輸出的為脈沖寬度可以調制的波形（PWM），它在整個變頻器中起到了至關重要的作用，也是變頻器的核心技術。變頻節(jié)能技術實際上是通過變頻調速系統(tǒng)實現(xiàn)對電動機轉速的調節(jié)，從而達到節(jié)能效果的。
2變頻節(jié)能技術的優(yōu)勢
變頻節(jié)能技術是隨著當今時代信息技術的迅速發(fā)展及節(jié)能理念的不斷推廣，才逐漸被應用于各類煤礦機電設備當中的，例如采煤機、礦井提升機、皮帶輸送機及流體負荷設備等，都在運用變頻節(jié)能技術。經實踐發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的煤礦機電設備相比，應用了變頻節(jié)能技術的機電設備的運行效率得到了大大提高、能源消耗量大大減少，且維修養(yǎng)護費用也大大降低，總體來看，其使得煤礦產業(yè)的經濟效益得到了顯著提升。由此可以證明，變頻節(jié)能技術確實能夠有效改善傳統(tǒng)機電設備的一些性能。變頻節(jié)能技術將傳統(tǒng)煤礦機電設備中的交流電的固定頻率轉化成為了一種變動資源，其具有以下四點優(yōu)勢：首先，變頻節(jié)能技術的功率器件是使用的智能功率模塊IPM，這種功率模塊是在GTRIGBT的基礎上發(fā)展起來的，它能夠實現(xiàn)對功率的變頻；其次，變頻節(jié)能技術改進了壓頻比的控制方式，使其控制理論得到了進一步革新，也即是采用直接轉矩控制和矢量控制的方式來擴展了自身技術的應用范圍；再次，變頻節(jié)能技術采用了創(chuàng)新的人工神經網絡及模糊自優(yōu)化控制技術，從而更加集中了自身的集成系統(tǒng)，并將原來單一的數字信息處理技術發(fā)展成為了先進的專用集成電路；最后，變頻節(jié)能技術的綜合應用范圍也正在越擴越大，如今的變頻節(jié)能技術不僅擁有基本的調速功能，更具備通信、編程序參數辨識等功能。
3煤礦機電設備中變頻節(jié)能技術的應用
從變頻節(jié)能技術的出現(xiàn)到如今的迅速發(fā)展，其在節(jié)能和安全等方面的優(yōu)勢越來越顯著。目前，變頻節(jié)能技術已經在我國煤礦機電設備中得到了廣泛應用，以下筆者就來詳細介紹變頻節(jié)能技術在采煤機、礦井提升機、皮帶輸送機及流體負荷設備等主要煤礦機電設備中的應用。
3.1變頻節(jié)能技術在礦井提升機中的應用
礦井提升機在煤礦生產中的條件比較復雜，大多數礦井提升機都是在非常惡劣和繁重的環(huán)境下運作的，因此這就對其性能和質量提出了較高的要求。在煤礦生產過程中，礦井提升機往往需要反復啟動與操作，其中調速任務有很多，并且比較容易引發(fā)設備故障，從而對煤礦的正常生產產生較大的不利影響。而隨著變頻節(jié)能技術被越來越廣泛地應用于礦井提升機中，其在進一步提升礦井提升機工作效益的同時，還對其起到了一定的保護作用。利用了變頻節(jié)能技術的礦井提升機，能夠在內部軟件的輔助下更高質量和更快速度地完成工作任務，并且其運行能耗也比原來大大減少，尤其節(jié)約了大量的電能。目前，科研人員又研究出了一種專門用于礦井提升機的風光提升機變頻器，其具有很高的兼容性，能夠強化礦井提升機的性能。如圖1所示，就是利用變頻節(jié)能技術的礦井提升機的系統(tǒng)，變頻裝置替換掉復雜的串聯(lián)電阻切換裝置，并完成提升機運行速度曲線、轉矩大小的要求，極大地使控制操作流程得到簡化，提高控制精度。
3.2變頻節(jié)能技術在皮帶輸送機中的應用
由于皮帶輸送機具有功率大、電壓高等特點，因此其在煤礦生產中具有很重要的作用，甚至可以說是整個煤礦生產系統(tǒng)的咽喉。所以，皮帶輸送機的性能和質量必須要達到要求，要能夠保障煤礦生產的正常進行。通常情況下，皮帶輸送機在輕載或空載的情況下仍然是處于正常運轉狀態(tài)的，這無疑大大損耗了不必要的電能，造成了極大的能源浪費；另外，一些皮帶輸送機所使用的軟啟動裝置是液力耦合器，其非常容易發(fā)生電機失控，從而造成設備損壞。變頻節(jié)能技術的出現(xiàn)很好地解決了這一問題，其能夠有效保護皮帶輸送機不被損壞，大大減少了電機失控情況的發(fā)生，并且還能夠提高輸送機的工作效率，使其更加節(jié)能高效。以爬坡皮帶輸送機為例，采用GI800變頻器控制，由一臺交流異步電機驅動，其變頻器通過外部電位器設定值與皮帶電子稱實時測量信號相加，作為初級給定信號，并通過濾波、PID、限幅等處理后作為實際頻率控制給定值信號，實現(xiàn)輸送機皮帶走速控制和調節(jié)，達到根據輸送機皮帶上實際料量大小自動調節(jié)控制的目的。
4結語
綜上所述，將變頻節(jié)能技術運用到煤礦機電設備中，能夠大大節(jié)約煤礦生產的能耗，進而增加煤礦生產的經濟效益，因此在我國的煤礦生產中，應當更加廣泛地應用變頻節(jié)能技術。
作者：王李鵬 單位：河南焦煤能源有限公司古漢山礦
