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煤礦機(jī)電設(shè)備變頻器選擇分析論文
煤礦企業(yè)要想解決機(jī)電設(shè)備高效運(yùn)行過(guò)程中的節(jié)能問(wèn)題，必須應(yīng)用變頻器這一控制調(diào)整設(shè)備。本文通過(guò)探討煤礦機(jī)電設(shè)備變頻器的選擇，致力于尋找既可滿足機(jī)電設(shè)備運(yùn)行需求、又可有效控制投入成本的策略。
1煤礦機(jī)電設(shè)備的工作特點(diǎn)
(1)結(jié)構(gòu)容量大、運(yùn)行電壓高，例如采煤機(jī)、提升機(jī)、通風(fēng)機(jī)等，都屬于重型的大功率設(shè)備。(2)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境差。在煤礦井下工作過(guò)程中，大部分機(jī)電設(shè)備長(zhǎng)期處于高溫、潮濕、陰暗、狹小的環(huán)境，對(duì)設(shè)備使用壽命產(chǎn)生負(fù)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(dòng)的持續(xù)性，相關(guān)人員無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的日常維護(hù)和監(jiān)督管理。此時(shí)，一旦設(shè)備發(fā)生故障損壞，就必須要上井進(jìn)行長(zhǎng)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(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)往往受到瓦斯等級(jí)、煤層特點(diǎn)、潮濕環(huán)境、電流等多方面的影響，對(duì)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(qiáng)的綜合性和長(zhǎng)期性，涉及的設(shè)備在功能上具有很強(qiáng)的全面性，例如支護(hù)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(fēng)設(shè)備、排水設(shè)備等［1］。
2煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻器的選擇策略
2．1從控制方式選擇。現(xiàn)階段，煤礦機(jī)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(kāi)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(shí)現(xiàn)優(yōu)速矢量控制的傳感器兩個(gè)結(jié)構(gòu)部分構(gòu)成，主要參與煤礦設(shè)備壓力負(fù)荷、工作速率、運(yùn)行溫度等方面的控制調(diào)整;開(kāi)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(shí)現(xiàn)無(wú)速矢量控制的傳感器兩個(gè)結(jié)構(gòu)部分構(gòu)成，主要參與煤礦設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、標(biāo)準(zhǔn)溫度點(diǎn)等無(wú)反饋參數(shù)的控制響應(yīng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)相比，前者具有對(duì)設(shè)備參數(shù)的反饋能力，且會(huì)根據(jù)設(shè)備的參數(shù)情況對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)做出一定量的調(diào)整，進(jìn)而使其逐漸達(dá)成期望值與輸出值的統(tǒng)一;后者則相反，只能對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備進(jìn)行無(wú)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(duì)較少，不會(huì)造成設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變化。據(jù)此，在實(shí)際的選擇過(guò)程中，應(yīng)明確煤礦機(jī)電設(shè)備的具體控制需求，若需要?jiǎng)討B(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(duì)設(shè)備執(zhí)行人為干預(yù)或單純監(jiān)控，則首選基于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的變頻器。2．2從運(yùn)行功率選擇。(1)若煤礦機(jī)電設(shè)備對(duì)象具有啟閉頻繁、工作持續(xù)性強(qiáng)、運(yùn)行負(fù)荷量大等特點(diǎn)，為了保證設(shè)備功能作用的安全性和穩(wěn)定性，應(yīng)盡量選擇大功率的變頻器設(shè)備，以免設(shè)備在啟閉的過(guò)程中產(chǎn)生較大的電流電壓波動(dòng)，造成變頻器設(shè)備的損壞。(2)若煤礦機(jī)電設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行功率逐漸增大，且超過(guò)了變頻器承受的閾值范圍，應(yīng)立即對(duì)變頻器進(jìn)行程序重設(shè)和功能調(diào)節(jié)，或選擇應(yīng)用更大功率的變頻器設(shè)備，以達(dá)到變頻器運(yùn)行能力與設(shè)備電動(dòng)機(jī)運(yùn)行需求的吻合，進(jìn)而降低電能的消耗量級(jí)。(3)如果變頻器的功率分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與煤礦機(jī)電設(shè)備的功率分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)存在較大出入，應(yīng)進(jìn)一步對(duì)變頻器的實(shí)際功率值進(jìn)行檢測(cè)，并將變頻器與機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行功率統(tǒng)一為瓦特，以此保證變頻器與機(jī)電設(shè)備的功率接近，變頻器功率略大于機(jī)電功率。(4)煤礦機(jī)電設(shè)備電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的無(wú)用功率，為了達(dá)到節(jié)能效果，應(yīng)盡量選擇變頻調(diào)整比率較小的設(shè)備。同時(shí)，還應(yīng)重視機(jī)電設(shè)備電動(dòng)機(jī)在超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)可能達(dá)到的瞬間電流峰值，進(jìn)而保證變頻器具有較高水平的彈性荷載能力［2］。2．3從負(fù)載類型選擇。不同高壓變頻器的轉(zhuǎn)矩、荷載能力、負(fù)載速度各不相同，因此，必須進(jìn)行細(xì)致化的分析選擇。目前，常見(jiàn)的變頻器設(shè)備根據(jù)機(jī)械特性差異分為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩負(fù)載變頻器、水泵變頻器、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載變頻器和恒功率負(fù)載變頻器四種。通常，風(fēng)機(jī)類變頻器和水泵類變頻器的負(fù)載能力較低，其轉(zhuǎn)矩運(yùn)行速度與實(shí)際負(fù)載量呈負(fù)相關(guān)，但相對(duì)價(jià)格較低。所以，若煤礦機(jī)電設(shè)備對(duì)變頻器過(guò)載能力沒(méi)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(dòng)態(tài)性能和精調(diào)整能力，故可應(yīng)用于攪拌機(jī)、傳送帶、提升機(jī)等運(yùn)作持續(xù)性、功率波動(dòng)較小的機(jī)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(diǎn)，即可在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)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(shí)，由于轉(zhuǎn)速隨負(fù)載量變化而變化，所以恒功率變頻器還具有動(dòng)態(tài)性能強(qiáng)、轉(zhuǎn)速輸出頻率高的特點(diǎn)，可滿足大功率、重型設(shè)備的工作需求。但恒功率變頻器價(jià)格高昂，所以選擇時(shí)應(yīng)充分考慮性價(jià)比。
3總結(jié)
通過(guò)分析煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件、負(fù)荷狀態(tài)等因素，了解不同機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行需求，進(jìn)而做出科學(xué)合理的變頻器選擇策略，能有效提升煤礦機(jī)電設(shè)備的整體性能，降低成本、資源的消耗，實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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�。�2］楊生榮．變頻器在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用與選擇［J］．內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014，(9):3，5．
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