關(guān)于連續(xù)采煤機(jī)變頻調(diào)速裝置的研究

劉寒

摘 要：變頻調(diào)速是連續(xù)采煤機(jī)未來發(fā)展的方向。這一發(fā)展方向能夠提高采煤機(jī)的工作性能，深化應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，改善連續(xù)采煤機(jī)的運(yùn)行方式，并提供高效率的機(jī)械運(yùn)行方式，促進(jìn)變頻調(diào)速裝置在連續(xù)采煤機(jī)中的成熟化運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：連續(xù)采煤機(jī)；變頻調(diào)速裝置；控制回路；漏電保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM921.51；TD421.6+5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.090

連續(xù)采煤機(jī)是采煤行業(yè)中的重要設(shè)備。隨著采煤行業(yè)的發(fā)展，連續(xù)采煤機(jī)面臨著很大的壓力，而采用變頻調(diào)速裝置取代傳統(tǒng)的液壓設(shè)備，能夠改善連續(xù)采煤機(jī)的運(yùn)行方式。目前，連續(xù)采煤機(jī)中的變頻調(diào)速裝置正在朝著成熟化的方向發(fā)展，其在采煤機(jī)的運(yùn)行過程中可以根據(jù)采煤的工況調(diào)節(jié)機(jī)械運(yùn)行，降低連續(xù)采煤機(jī)的能耗。

1 連續(xù)采煤機(jī)變頻調(diào)速裝置的硬件設(shè)計(jì)

連續(xù)采煤機(jī)變頻調(diào)速裝置的核心是主回路和控制回路，分別負(fù)責(zé)電力轉(zhuǎn)換和信號(hào)控制。結(jié)合連續(xù)采煤機(jī)變頻調(diào)速裝置的運(yùn)行，分析硬件設(shè)計(jì)的實(shí)踐應(yīng)用。

1.1 主回路設(shè)計(jì)

主回路在連續(xù)采煤機(jī)的變頻調(diào)速裝置中負(fù)責(zé)多類電路的控制，例如逆變電路、整流電路等，同時(shí)在連續(xù)采煤機(jī)的電路中發(fā)揮著有效的控制作用，不僅能確保各項(xiàng)電路按照連續(xù)采煤機(jī)的需求運(yùn)行，提供低能耗的運(yùn)行方式，還能準(zhǔn)確地檢測(cè)電流電路，實(shí)現(xiàn)連續(xù)采煤機(jī)的高效運(yùn)行。

根據(jù)連續(xù)采煤機(jī)變頻調(diào)速裝置中的主回路設(shè)計(jì)，分析主回路在變頻調(diào)速裝置中的控制功能，主要有：①在變頻調(diào)速裝置的整流電路中，利用二極管構(gòu)成整流橋，并設(shè)置成密封結(jié)構(gòu)，使直流電壓保持在輸入值的1.35倍左右，以便維護(hù)變頻調(diào)速裝置的穩(wěn)定性。②濾波電容的設(shè)計(jì)可維護(hù)直流電壓的穩(wěn)定性，消除整流紋波。電容器采取串聯(lián)的方式，同時(shí)設(shè)計(jì)均壓電阻，以維護(hù)電容的安全狀態(tài)。③不能在接電的裝載下隨意打開變頻箱體，必須在放電的情況下處理箱體。④變頻調(diào)速裝置的電抗器部分需準(zhǔn)確降低連續(xù)采煤機(jī)的電壓，以免產(chǎn)生過大的沖擊，保證變頻調(diào)速裝置的正常運(yùn)行，最主要的是營(yíng)造良好的絕緣環(huán)境，防止漏電，產(chǎn)生過電壓。

1.2 控制回路設(shè)計(jì)

連續(xù)采煤機(jī)變頻調(diào)速裝置中的控制回路設(shè)計(jì)相對(duì)比較復(fù)雜。按照連續(xù)采煤機(jī)信號(hào)控制的要求，規(guī)范不同模塊的回路設(shè)計(jì)，促使各個(gè)控制模板均能發(fā)揮自身的功能。

在連續(xù)采煤機(jī)變頻調(diào)速裝置的控制回路設(shè)計(jì)中，比較關(guān)鍵的幾點(diǎn)模塊設(shè)計(jì)有：①PLC控制。采取集中控制的方法，促使變頻調(diào)速裝置可以準(zhǔn)確地采集外圍的信號(hào)，然后作為實(shí)時(shí)通信信號(hào)傳輸?shù)竭B續(xù)采煤機(jī)，起到連接和控制的作用。②模擬量的輸入設(shè)計(jì)。模擬量的輸入設(shè)計(jì)用來處理變頻調(diào)速裝置中的模擬信號(hào)。③模擬量的輸出設(shè)計(jì)。模擬量的輸出設(shè)計(jì)用于轉(zhuǎn)化連續(xù)采煤機(jī)中CPU的信號(hào)，準(zhǔn)確輸送變頻信號(hào)，控制連續(xù)采煤機(jī)的信號(hào)，包括運(yùn)行速度。④信號(hào)的轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)。信號(hào)的轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)是模擬量到變頻器的連接部分，專門用來控制采煤機(jī)的啟停和運(yùn)行，具有高水平的控制功能，能有效控制采煤機(jī)的變頻運(yùn)行。

2 連續(xù)采煤機(jī)中變頻調(diào)速裝置的選擇

變頻調(diào)速裝置的選擇需要按照連續(xù)采煤機(jī)的特性進(jìn)行，需滿足電動(dòng)機(jī)在負(fù)載狀態(tài)下的電壓、頻率需求。工況不同，連續(xù)采煤機(jī)的變頻調(diào)速裝置的控制效果不同。利用變頻器實(shí)現(xiàn)工況控制，按照工況要求，選擇合適的變頻調(diào)速裝置。一般情況下，連續(xù)采煤機(jī)的變頻調(diào)速裝置需要適應(yīng)采煤機(jī)的頻繁啟停，便于控制割煤的效率，優(yōu)化采煤機(jī)的運(yùn)行環(huán)境，確保采煤機(jī)具有準(zhǔn)確的變換能力。變頻裝置不僅要滿足工況需求，還要在接收指令后，迅速執(zhí)行指令的內(nèi)容，保證變頻調(diào)速裝置能夠在最短的時(shí)間內(nèi)完成響應(yīng)過程。所以連續(xù)采煤機(jī)中的變頻調(diào)速裝置需要具備足夠好的過載性能，以便準(zhǔn)確地完成采煤工作，完善采煤機(jī)的操作過程，發(fā)揮變頻調(diào)速裝置的控制優(yōu)勢(shì)，完善其在采煤行業(yè)中的運(yùn)行。

3 漏電保護(hù)策略

漏電保護(hù)設(shè)計(jì)是變頻調(diào)速裝置相關(guān)研究中的重點(diǎn)部分，能防止連續(xù)采煤機(jī)發(fā)生觸電或短路的危險(xiǎn)。變頻調(diào)速裝置在連續(xù)采煤機(jī)中采用了整流、逆變的方式，如果采煤機(jī)出現(xiàn)漏電的情況，變頻調(diào)速裝置中的漏電保護(hù)策略就可以發(fā)揮有效的保護(hù)作用。

3.1 選擇漏電保護(hù)的方式

連續(xù)采煤機(jī)變頻調(diào)速裝置的漏電保護(hù)方式有很多，需根據(jù)變頻調(diào)速的實(shí)際情況選擇合適的漏電保護(hù)方式。以附加直流檢測(cè)保護(hù)為例，分析其在變頻調(diào)速裝置中的應(yīng)用。附加直流檢測(cè)保護(hù)的確定性強(qiáng)，可在瞬時(shí)的狀態(tài)下，直接在變頻調(diào)速裝置中完成漏電保護(hù)。附加直流檢測(cè)保護(hù)的性能與變頻調(diào)速裝置本身無關(guān)系。與其他漏電保護(hù)方式相比，該方式符合變頻調(diào)速裝置的要求，不僅動(dòng)作精確，而且安全性能高。

3.2 漏電保護(hù)的實(shí)踐要求

連續(xù)采煤機(jī)變頻調(diào)速裝置對(duì)漏電保護(hù)的實(shí)踐提出了新的要求，促使漏電保護(hù)可以按照變頻調(diào)速的要求實(shí)現(xiàn)高效率的保護(hù)設(shè)計(jì)。漏電保護(hù)的實(shí)踐要求主要有：①輸入電壓的范圍為75%～100%額定；②改變分布電容；③改變載波頻率；④控制變頻裝置的輸出頻率，保證在安全的范圍內(nèi)。

4 結(jié)束語

變頻調(diào)速裝置在連續(xù)采煤機(jī)中具有穩(wěn)定、可靠的特性，在煤礦作業(yè)中的優(yōu)勢(shì)較為明顯，完善了采煤機(jī)的運(yùn)行環(huán)境。在采煤機(jī)設(shè)備中，加大對(duì)變頻調(diào)速裝置的研究力度，選擇合適的變頻裝置，同時(shí)落實(shí)漏電保護(hù)策略，保證變頻裝置在連續(xù)采煤機(jī)中的正常運(yùn)行能夠大大提高采煤機(jī)的運(yùn)行效率。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：王霞〕