变频节能技术在机电设备的应用

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摘要：随着我国科技的发展，以及经济水平的快速提高，变频节能技术的发展越来越快。变频节能技术具有控制、调节等特点，在矿井生产中应用变频节能技术，可改善采矿环境，在运输、选择、提升、通风以及采矿等环节应用该技术均取得了显著的效果。文章简单阐述了变频节能这一技术的基本原理，并对该技术在矿山机电设备中的应用进行了探讨。

关键词：变频节能技术；矿山机电设备；应用

将变频节能技术应用于矿山机电设备中，可以促进采矿环境的改善，增加工作效率，减小采矿成本，实现环境的保护，推动我国矿山机电设备的发展。

1变频节能技术概述

1.1变频节能技术内涵。变频节能技术是指通过科技手段和高科技设备改变设备当前频率的技术。在这个技术中，变频器负责控制设备的频率，变频器具有复杂的结构，有很多相关的组件，包括电源板、控制面板、电极等。因此，有效收集相关组件可以使电动机总是运行在节电状态。传统机电设备的频率是不能改变的，因此在操作过程中设备的速度是不能控制、改变的，这就使得机电设备处于恒定运行状态，不可以结合实际需要对速度进行调整，严重的影响设备使用时间，增加设备能耗。然而，应用变频节能技术可以促使机电设备更加灵活，能够结合实际生产需要调整设备运行状态，达到节能的目的[1]。1.2变频节能技术工作原理。变频器工作原理可以简述为交-直-交，整流器将交流电源转换成直流电源，然后把直流电源再转变为电压、频率，对交流电源进行有效控制，然后输送给发电机。控制、整流、逆变以及直流电共同组成了变频器的电路。其中，整流部分使用的整流器是三相桥式不可控制型的，直流部分主要起到滤波功能，其中直流储能、缓冲是没有功率的；逆变器部分采用IGBT三相桥式逆变器，可调整其输出的脉冲宽度，对变频器的功能有重要影响，也是变频器的核心部分。变频节能技术主要通过变频调速系统调整电机转速，达到节能目的。变速系统中电机转速变化的公式为：n=50f（1-S）/P，其中f为电源频率，P为电机极对的数量，S为滑差。

2变频节能技术在矿山机电设备中的应用

2.1在矿井提升机中的应用分析。提升机在矿井中的主要作用是对施工人员、施工材料进行安全的输送，在矿山生产中具有决定性的地位。一般传统的方法是先将金属电阻器连接到电机转子电路的内部，再利用接触器、鼓控制器将电阻器切断，进而达到调速的目的。不可避免地会产生一些问题，比如过度消耗电阻、散热不好等。因为电阻调速的速度范围太小，这就造成了精确度不够的现象。在进行分散、减速的工况下，应当具备相应的低频电源或者动力制动直流电源，这就非常容易导致设备损坏，并造成巨大的电能浪费。此时，矿井生产安全性的遭到质疑，这就会影响矿井生产以及经济效益。将变频节能这一技术应用于矿井提升机中，可以从根本上避免很多问题，达到无极平稳的减速、加速，提高系统性能，加强保护，其优势有：第一，制动、速度是用过电气进行控制的，降低了冲击与机械磨损，增加设备使用时间；第二，回馈制动，如果提升机是在负力状态下，那么电机会将产生的再生能量直接反馈给电网，这样不仅节省了电能，增加制动力矩，提高绞车安全；第三，对精确度的控制较高，并且其可扩展性能非常好，通过修改内部程序能够对系统的功能参数进行相应的调节，这样就不用更改硬件接线，便可以实施柔性控制[2]。2.2变频节能技术在铜矿井下通风系统的应用。在工频情况下，大电机频繁启动和停止是非常困难的，同时会导致电能的损失和电流冲击，对电动机安全、使用寿命造成不利影响。变频器可对风机频率进行调节，进而调节风机运行功率，减小不必要的功率损耗。此外，可减小电动机发生故障的频率，增加电动机使用时间，减小电网的无功功率的损失以及对容量的要求。为了发挥变频器支持井下风机的功能，科学地利用风机的变频调速，需要采用适合矿井通风机井下调速的节能控制系统。因为矿井下空气流量不断变化，所以不适合使用闭环控制。一般传感器等反馈设施很难使用保护设施，再加上矿井下灰尘多、比较潮湿，所以传感器极易受到放炮等的影响，因此，可使用开环控制。2.3变频控制技术在通风机中的应用。随着开挖不断加深，风压井继续增加，风机要求的功率增加。然而，风机功率已成为矿山开发的一个重要问题。矿井通风设备采用变频调速后，可根据巷道的风量要求调整速度，避免功耗，具有非常明显的效果。通过改造逆变器，风机能够进行变频软启动，避免了启动电流造成的不良影响，并且不会影响到设备，也可以随意启动和停止。在大多数情况下，通风机运行速率比较小，所以减小了通风机工作量，延长其使用时间，降低不必要的检修。另外，为保证与电机运行速率一致，一般要确保2台电机频率的一致性，防止风阻，确保通风机安全运行[3]。2.4在流体负荷设备中的应用。变频节能技术在流载设备中的应用主要体现在风机和泵的变频调速中。变频调速技术在风机中的应用不断增加，同时也针对铜矿环境设计出专门的变频调速装置。在风机改造后，实际转速比改进前的最小速度降低了很多。电机的实际输出功率是在前导器半关闭时的高1/3风量与风压，更适合于矿井的特点，每年可节省大量的电力。该变频调速在采区供水和液压泵中灵活应用，降低了设备的机械影响，提高了工艺系统控制的灵活性，促进产品质量的增加。可以控制泵的平稳起动和停止，及时加速和减速。它保证了井下液位的恒定水平，减少了泵的空闲时间所带来的大量的能量消耗，同时也减少了机械设备不必要的损耗，从而确保了生产的安全高效运行[4]。2.5变频控制技术在电控绞车系统中的应用。在电控或者保护系统中，使用变频控制技术一般需要把电压波动维持在－15%~＋10%范围内，把频率波动维持在±2.5%范围内，输出功率、频率以及输入电压分别为200kW、50Hz、660V，同时具备连续、可调节的特点。在电控绞车系统中使用变频控制技术，可促进系统过载能力的提高，将额定负载控制在－120%~＋120%范围内，可以更好的满足运行条件，对元件过热、欠压等起到良好的保护作用；促进自动转矩低频运转能力的提高，达到额定转矩的目的。

3结束语

现阶段，在采矿行业应用变频技术依然处于起步阶段，在大型机器中对变频技术的应用还是比较少的，然而在采矿企业产品更新、改造的过程中，应用变频技术已经实现了节能、自动化生产，且效果非常显著。在采矿生产过程中，积极应用变频技术是目前采矿企业实现节能降耗的重要手段，同时也是促进企业经济增长的重要途径。在采矿机电设备中，变频技术具有非常高的科技含量，且与企业经济效益密切相关。

参考文献：

[1]张伟.变频节能技术在矿山设备中的应用探讨[J].能源与节能，2018（01）：71-72.

[2]王凤.变频技术在煤矿机电设备节能改造中的应用探究[J].科学技术创新，2017（23）：97-98.

[3]李小艳.变频节能技术在煤矿机电设备中的应用[J].机械管理开发，2016，31（06）：172-173+185.

[4]王李鹏.变频节能技术在煤矿机电设备中的应用[J].中国高新技术企业，2015（28）：97-98.

[5]王星星.变频调速装置在矿山通风系统中的节能应用[J].河南科技，2013（12）：98.

[6]兰明立.浅议变频节能技术在矿山设备中的应用[J].广东科技，2013，22（02）：91+27.

[7]王治江.变频节能技术在矿山风机、水泵上的应用[J].变频器世界，2008（10）：82-84.

作者:蒋建华 单位:云南金沙矿业股份有限公司汤丹公司