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煤礦機電設(shè)備變頻器選擇分析論文
煤礦企業(yè)要想解決機電設(shè)備高效運行過程中的節(jié)能問題，必須應用變頻器這一控制調(diào)整設(shè)備。本文通過探討煤礦機電設(shè)備變頻器的選擇，致力于尋找既可滿足機電設(shè)備運行需求、又可有效控制投入成本的策略。
1煤礦機電設(shè)備的工作特點
(1)結(jié)構(gòu)容量大、運行電壓高，例如采煤機、提升機、通風機等，都屬于重型的大功率設(shè)備。(2)設(shè)備運行環(huán)境差。在煤礦井下工作過程中，大部分機電設(shè)備長期處于高溫、潮濕、陰暗、狹小的環(huán)境，對設(shè)備使用壽命產(chǎn)生負面影響。(3)維修保養(yǎng)不便。受制于工作環(huán)境的惡劣以及施工活動的持續(xù)性，相關(guān)人員無法實現(xiàn)對機電設(shè)備的日常維護和監(jiān)督管理。此時，一旦設(shè)備發(fā)生故障損壞，就必須要上井進行長周期的全面維修。(4)設(shè)備需求較為特殊。受制于工作環(huán)境的特殊性，煤礦機電設(shè)備的運行狀態(tài)往往受到瓦斯等級、煤層特點、潮濕環(huán)境、電流等多方面的影響，對其配套設(shè)備的質(zhì)量安全提出了更高的要求。(5)設(shè)備種類多。由于煤礦井下工作具有很強的綜合性和長期性，涉及的設(shè)備在功能上具有很強的全面性，例如支護設(shè)備、采掘設(shè)備、電氣設(shè)備、通信設(shè)備、安保設(shè)備、通風設(shè)備、排水設(shè)備等［1］。
2煤礦機電設(shè)備中變頻器的選擇策略
2．1從控制方式選擇�，F(xiàn)階段，煤礦機電設(shè)備調(diào)速控制系統(tǒng)主要有兩種，一種為閉環(huán)控制系統(tǒng)、一種為開環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)由含有PID控制模塊的變頻器和可實現(xiàn)優(yōu)速矢量控制的傳感器兩個結(jié)構(gòu)部分構(gòu)成，主要參與煤礦設(shè)備壓力負荷、工作速率、運行溫度等方面的控制調(diào)整;開環(huán)控制系統(tǒng)由含有基礎(chǔ)控制能力的高壓變頻器和可實現(xiàn)無速矢量控制的傳感器兩個結(jié)構(gòu)部分構(gòu)成，主要參與煤礦設(shè)備運行時間、標準溫度點等無反饋參數(shù)的控制響應。閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，前者具有對設(shè)備參數(shù)的反饋能力，且會根據(jù)設(shè)備的參數(shù)情況對設(shè)備運行狀態(tài)做出一定量的調(diào)整，進而使其逐漸達成期望值與輸出值的統(tǒng)一;后者則相反，只能對煤礦機電設(shè)備進行無反饋、單向性的控制反映，但其受外部環(huán)境的干擾影響也相對較少，不會造成設(shè)備運行狀態(tài)的變化。據(jù)此，在實際的選擇過程中，應明確煤礦機電設(shè)備的具體控制需求，若需要動態(tài)性、高精度的控制調(diào)整，首選基于閉環(huán)控制系統(tǒng)的變頻器;若需要對設(shè)備執(zhí)行人為干預或單純監(jiān)控，則首選基于開環(huán)控制系統(tǒng)的變頻器。2．2從運行功率選擇。(1)若煤礦機電設(shè)備對象具有啟閉頻繁、工作持續(xù)性強、運行負荷量大等特點，為了保證設(shè)備功能作用的安全性和穩(wěn)定性，應盡量選擇大功率的變頻器設(shè)備，以免設(shè)備在啟閉的過程中產(chǎn)生較大的電流電壓波動，造成變頻器設(shè)備的損壞。(2)若煤礦機電設(shè)備的實際運行功率逐漸增大，且超過了變頻器承受的閾值范圍，應立即對變頻器進行程序重設(shè)和功能調(diào)節(jié)，或選擇應用更大功率的變頻器設(shè)備，以達到變頻器運行能力與設(shè)備電動機運行需求的吻合，進而降低電能的消耗量級。(3)如果變頻器的功率分級標準與煤礦機電設(shè)備的功率分級標準存在較大出入，應進一步對變頻器的實際功率值進行檢測，并將變頻器與機電設(shè)備的運行功率統(tǒng)一為瓦特，以此保證變頻器與機電設(shè)備的功率接近，變頻器功率略大于機電功率。(4)煤礦機電設(shè)備電動機在運行過程中會產(chǎn)生大量的無用功率，為了達到節(jié)能效果，應盡量選擇變頻調(diào)整比率較小的設(shè)備。同時，還應重視機電設(shè)備電動機在超負荷運行時可能達到的瞬間電流峰值，進而保證變頻器具有較高水平的彈性荷載能力［2］。2．3從負載類型選擇。不同高壓變頻器的轉(zhuǎn)矩、荷載能力、負載速度各不相同，因此，必須進行細致化的分析選擇。目前，常見的變頻器設(shè)備根據(jù)機械特性差異分為風機轉(zhuǎn)矩負載變頻器、水泵變頻器、恒轉(zhuǎn)矩負載變頻器和恒功率負載變頻器四種。通常，風機類變頻器和水泵類變頻器的負載能力較低，其轉(zhuǎn)矩運行速度與實際負載量呈負相關(guān)，但相對價格較低。所以，若煤礦機電設(shè)備對變頻器過載能力沒有較高要求，可將這兩種變頻器作為降低投入成本的主要選擇。恒轉(zhuǎn)矩變頻器轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定性較高，但缺乏動態(tài)性能和精調(diào)整能力，故可應用于攪拌機、傳送帶、提升機等運作持續(xù)性、功率波動較小的機電設(shè)備。恒功率變頻器具有保持設(shè)備狀態(tài)持續(xù)穩(wěn)定的特點，即可在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實現(xiàn)功率的恒定，這就需要高精度的控制調(diào)整能力支持。同時，由于轉(zhuǎn)速隨負載量變化而變化，所以恒功率變頻器還具有動態(tài)性能強、轉(zhuǎn)速輸出頻率高的特點，可滿足大功率、重型設(shè)備的工作需求。但恒功率變頻器價格高昂，所以選擇時應充分考慮性價比。
3總結(jié)
通過分析煤礦機電設(shè)備運行的環(huán)境條件、負荷狀態(tài)等因素，了解不同機電設(shè)備的運行需求，進而做出科學合理的變頻器選擇策略，能有效提升煤礦機電設(shè)備的整體性能，降低成本、資源的消耗，實現(xiàn)煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻:
�。�1］李耀，等．變頻器在煤礦礦區(qū)機電設(shè)備中的應用策略分析［J］．黑龍江科技信息，2016，(26):90．
�。�2］楊生榮．變頻器在煤礦機電設(shè)備中的應用與選擇［J］．內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2014，(9):3，5．
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