煤礦機(jī)電設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)研究

靳旭東

【摘 要】變頻節(jié)能技術(shù)是當(dāng)今機(jī)電設(shè)備節(jié)能技術(shù)的重要內(nèi)容之一，是當(dāng)今社會(huì)高度重視的一種節(jié)能方法。在煤礦行業(yè)中，其礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的電力消耗是整個(gè)行業(yè)用電的主要部分，占總用電的80%-90%。本文就煤礦行業(yè)中機(jī)電設(shè)備的變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了研究，旨在給煤礦行業(yè)提供參考意見。

【關(guān)鍵詞】變頻節(jié)能技術(shù)；煤礦機(jī)電；研究

0.引言

隨著人們節(jié)能意識(shí)的不斷深入，越來越多的人認(rèn)識(shí)到了節(jié)能的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。在我國的煤礦行業(yè)中，機(jī)電變頻節(jié)能技術(shù)逐漸得到廣泛的應(yīng)用，為煤礦行業(yè)的節(jié)能和機(jī)械的平穩(wěn)調(diào)節(jié)做出了重要貢獻(xiàn)。加強(qiáng)對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)的作用機(jī)理分析，和相關(guān)改良方法的分析，進(jìn)而保證變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦行業(yè)的應(yīng)用，這是非常具有研究價(jià)值的。

1.機(jī)電變頻技能技術(shù)的應(yīng)用原理

變頻節(jié)能技術(shù)是一種新型的電能技術(shù)，其與傳統(tǒng)的交流點(diǎn)有較大的區(qū)別。該技術(shù)主要是通過變頻調(diào)速技術(shù)將交流電的固定頻率進(jìn)行調(diào)動(dòng)，將其變成一種可以利用的變動(dòng)資源。變頻節(jié)能技術(shù)在當(dāng)今的交流調(diào)速得到了快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，我們要把握變頻節(jié)能技術(shù)的以下應(yīng)用：一是功率器件的應(yīng)用，當(dāng)今常用的智能功率模塊為IPM，可以將變頻的功率不斷的增大，比原有的GTR和IGBT更為先進(jìn)[1]。二是壓頻比（U1/f）的控制方式得到了很大的革新，主要體現(xiàn)在矢量控制方法以及直接的轉(zhuǎn)矩控制的出現(xiàn)上，它使得變頻節(jié)能技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用范圍更加的擴(kuò)大。三是當(dāng)今的變頻節(jié)能技術(shù)研發(fā)方向是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊自優(yōu)化等控制方式。這將使得變頻技術(shù)可以進(jìn)行更大范圍的集成系統(tǒng)的集中，其技術(shù)也從原有的單一數(shù)字信息處理轉(zhuǎn)變成了較為先進(jìn)的專用集成電路。四是變頻的功能也得到了越來越綜合的應(yīng)用，已經(jīng)不再停留在基本的調(diào)速功能上，還有通信功能以及編程序參數(shù)辨識(shí)功能。

2.變頻節(jié)能技術(shù)分析

2.1變頻技術(shù)在機(jī)械動(dòng)力荷載設(shè)備中的應(yīng)用

變頻技術(shù)在機(jī)械動(dòng)力荷載設(shè)備中的應(yīng)用主要有兩大類：一是應(yīng)用在傳動(dòng)調(diào)速上，另一種是應(yīng)用在靜止電源上。在變頻傳動(dòng)調(diào)速應(yīng)用上，其主要目的就是通過電機(jī)調(diào)速進(jìn)而降低電能的消耗，主要作用的對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，其中水泵、風(fēng)機(jī)是其主要作用的設(shè)備。傳統(tǒng)的水泵、風(fēng)機(jī)的流量和風(fēng)量的控制方法是通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥或者擋風(fēng)板來完成的，這在調(diào)節(jié)措施簡單易行，可以基本滿足工作需求，但是這調(diào)節(jié)模式在節(jié)能角度上沒有任何作用，在相關(guān)的統(tǒng)計(jì)中可以發(fā)現(xiàn)這類設(shè)備一般是一直運(yùn)行，其停機(jī)時(shí)間較短。變頻技術(shù)通過對(duì)電流的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，不但可以滿足工作的需求，還能有效的節(jié)約能源。

2.2交流四象限變頻器在煤礦行業(yè)中機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用

煤礦行業(yè)中的采掘設(shè)備的工作環(huán)境有自身的特殊性，其輸送機(jī)、提升機(jī)、電鏟等設(shè)備需要頻繁的啟停、調(diào)速，這就需要變頻器可以進(jìn)行四象限工作。四象限變頻器可以將電流的全波 整流橋變化成智能功率模塊（IPM）組成的可控整流橋[2]。如果電機(jī)設(shè)備處于電動(dòng)狀態(tài)，四象限變頻器與兩象限的變頻器工作方式一樣。當(dāng)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，四象限變頻器將會(huì)使得原有的整流電路變成逆變電路，而原來的逆變電路則會(huì)變成整流電路，使得電機(jī)電力回饋到電網(wǎng)中去。

2.3普通變頻器在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

普通變頻器是當(dāng)今最應(yīng)用最為廣泛的變頻器之一，其不但在煤礦行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，在其他行業(yè)中也存在普遍的應(yīng)用。普通變頻器的發(fā)展方向除了節(jié)能外，還表現(xiàn)在控制的靈活性、智能性和操作簡單性上。

3.電力變壓器節(jié)能技術(shù)分析

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)能源的消耗也越來越大，對(duì)我國電力裝機(jī)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用，但是這個(gè)推動(dòng)作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的巨大能源缺口。當(dāng)今的能源矛盾是制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大阻力，如何實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)的快速增長和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，就需要我們大力的進(jìn)行能源的節(jié)流工作。在電能源方面需要我們從電力的生產(chǎn)、供應(yīng)以及消費(fèi)上進(jìn)行全程的節(jié)能監(jiān)控，降低電能的損壞，提升能源的利用率。

3.1合理的進(jìn)行變壓器容量的配置

相關(guān)的資料顯示，變壓器最大效率的發(fā)揮需要保證平均負(fù)荷率是其額定容量的55%到80%之間。但是在實(shí)際操作過程中，變壓器的功率及其負(fù)載數(shù)值是不斷變化的，并且存在超載運(yùn)作的可能性，所以在進(jìn)行變壓器容量選擇時(shí)不必硬按其最大功率來，應(yīng)根據(jù)線路正常功率水平來選擇。如果變壓器的容量配置過大，就會(huì)出現(xiàn)空載損耗加大現(xiàn)象；但是如果過小則會(huì)出現(xiàn)變壓器負(fù)載過大，超出其負(fù)荷，就會(huì)出現(xiàn)變壓器負(fù)載損耗問題。

3.2合理進(jìn)行變壓器的類型和數(shù)量的選擇

在進(jìn)行變壓器的類型和數(shù)量的選擇時(shí)，要根據(jù)企業(yè)的現(xiàn)實(shí)需求來考慮，保證變壓器損耗的降低和企業(yè)能源需求的滿足。通常需要根據(jù)以下原則來進(jìn)行選擇：一是合理臺(tái)數(shù)的選擇。通常情況下企業(yè)的主要負(fù)荷為三級(jí)負(fù)荷，這就只需要裝設(shè)一臺(tái)變壓器；如果企業(yè)的一、二級(jí)負(fù)荷占的比例相對(duì)較高，需要兩個(gè)電源來供電，這種情況下需要裝設(shè)兩臺(tái)變壓器。部分特殊情況要進(jìn)行多臺(tái)小型變壓器的安裝，例如作業(yè)條件和運(yùn)輸條件限制的井下變電站。二是優(yōu)先進(jìn)行低能耗、高效率的變壓器的選擇[3]。變壓器自身的技能性能是整個(gè)線路技能的重要構(gòu)成，其可以有效改善空載時(shí)出現(xiàn)的漏磁損耗、鐵損耗以及負(fù)載時(shí)其負(fù)載電流在變壓器線圈上的電阻損耗。

3.3提高變壓器的功率

負(fù)載功率因素的波動(dòng)對(duì)變壓器的功率有重要的影響，功率的降低會(huì)影響變壓器的效率，增加變壓器的損耗。所有的用電設(shè)備都會(huì)消耗一定的無功功率，這是無法避免的，但是可以一定程度上降低這個(gè)消耗。通常在電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)安裝移相電容器，以此來降低負(fù)載的功率因素，降低無功功率的消耗。與此同時(shí)，移相電容器還可以降低設(shè)備用電的實(shí)際電流，一定程度上補(bǔ)償了無功電流，對(duì)提升整個(gè)變壓器的利用率以及降低線路的損耗等方面有極大的作用。

4.結(jié)語

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及節(jié)能意識(shí)的不斷深入，變頻技能技術(shù)的應(yīng)用也將越來越廣泛?？梢灶A(yù)見的未來的電能節(jié)能技術(shù)必然有變頻技能技術(shù)的一片天空，煤礦行業(yè)是電能消耗的重要行業(yè)之一，對(duì)其電機(jī)設(shè)備的變頻技能技術(shù)改造勢在必行。加強(qiáng)對(duì)其變頻技能技術(shù)的改造和應(yīng)用，可以有效的提升行業(yè)的生產(chǎn)效率，有效的提升電能的利用率，提升行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

[1]雷振廷.變頻節(jié)能技術(shù)在我國煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用[J].科技資訊，2009（34）.

[2]邢李濤.采煤機(jī)變頻器震動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的研制[J].山西科技，2010（04）.

[3]趙聲飛，楊榮.變頻調(diào)速裝置應(yīng)用于坑下斜井提升[J].科技信息，2009（28）.