变频节能技术在煤矿机电设备中的应用分析.docx

变频节能技术在煤矿机电设备中的应用Summary：中国煤炭储量巨大，煤炭是中国消耗的第一大能源，对中国社会经济发展发挥着重要作用。但是，中国煤炭生产存在着一定的问题，比如能耗较大。煤矿生产能耗大意味着生产成本高，煤炭的价格便需要相应地提高，价格提高会削弱企业竞争力。因此，节能降耗是提高煤矿企业竞争力的重要途径之一，变频技术便是重要的节能技术之一。Keys：煤矿机电设备；变频技术；节能；提升机；皮带输送机1变频节能技术概述变频节能技术是利用变频技术实现节能的。变频技术是基于电力电子器件的一种技术，利用变频技术可以改变电流的频率。中国电网电流的频率为50Hz，利用变频技术可以将交流电变成直流电，或者将直流电变成任意频率的交流电。变频装置由交流电源、整流器、逆变器、控制器和驱动电路等构成，利用变频装置可以改变电机的工作频率，进而使电机处于节能状态运转。而传统电源装置不能够改变电机的工作频率，机电设备始终以一种模式运转，不能够随着工作状况的改变而改变，导致机电设备能耗增大，而且也大大影响到设备寿命。利用变频技术可以根据需要灵活地调整机电设备的工作状态，延长机电设备的使用年限，降低机电设备的功耗，进而降低企业的生产成本，提高企业的竞争力和经济效益。现在变频器已经广泛应用于煤矿机电设备中，由变频器原理可知：变频器基本的技术路线为“交-直-交”。首先将电网交流电整流成直流电，再利用逆变器将直流电逆变成所需要的交流电。变频技术又包括直接将交流电变换成另一频率的交流电的技术，但是在实际应用中存在着一定的局限性，在煤矿机电设备中几乎没有应用。交-直-交型变频器一般由整流器、滤波器、逆变器和控制器构成。其中，整流器用于将电网电压变换成直流电；滤波器负责滤除整流器输出的直流电压中的谐波；逆变器负责将直流电变换成任意频率的交流电；控制器是整个装置的控制中心，根据采集到的信号向逆变器发出不同的驱动波形，控制逆变器的工作状态。2煤矿机电设备中变频技术的应用2.1变频技术在矿井提升机中的应用2.1.1矿井提升机变频技术的主要原理矿井提升机的变频调速，主要是通过改变提升机主电机定子侧的供电频率值，从而达到对提升机电机进行调速的目的。无论提升机转速高低，其机械特性基本上与自然机械特性平行，所消耗的转差功率基本维持不变，因此效率相对较高，有着明显的节能效果，并且通过变频调速，其速度曲线的平稳性大大提高[5]。所以在煤矿提升机节能、维修等方面，变频技术的应用都能带来明显的经济效益。目前应用比较广泛的提升机电机拖动系统主要有交-交变频和交-直-交变频两种。其中，交-交变频由于有无功功率消耗，功率因数较低，同时在启动运行中将会产生较大的高次谐波，对矿井电网造成污染，已逐渐被更加节能的交-直-交变频所取代。在整流电路和逆变电路中间，并联在电容两端有一个电力晶体管V0和能耗电阻R0，当电容电压上升到一定数值时，V0导通，负载的能量就消耗在串联的电阻R0上，从而可以实现电动机调速的功能[3]。AC.交流电流。图%&利用串电阻实现节能的交流变流电路原理图但是，矿井提升机电路系统要求电机频繁地快速启动、加减速等，在传统的变流电路中，通过串联电阻的模式，每一次的加速、减速均需要消耗较大的能量。这种情况下，希望在制动时，能够把电机的动能反馈给电网或者提升系统，而不是直接消耗在串联的电阻负载上。简单地说，矿井提升机交-直-交变频技术主要原理是利用可控变流器实现再生反馈的交流变流，在原有整流和逆变电路系统中增加一套变流电路，并使其工作在有源逆变的状态。当提升机负责回馈能量时，中间直流电压升高，使得整流电路停止工作，而新增的变流电路工作在有源逆变状态，中间电路的电压极性并未改变，但是电流反向，通过该变流电路，原理上可以实现电能反馈回电网。在实际的应用中，为防止对电网造成冲击，一般增加储能装置，从而对这部分反馈回的电能进行利用，以此来达到节能的目的。2.1.2矿井提升机交-直-交变频技术的应用在一煤矿立井提升机系统中，其电机拖动系统采用的就是交-直-交变频原理，配备整流柜采用的是高功率的绝缘双极型晶管功率半导体器件，并且通过有源变流柜的设计，可以有效地对提升机电机在每次提升过程中，在加速、减速段产生的能量损耗反馈进行收集，反馈给电网或者进行系统的电气制动，从而有效地降低系统的功率损耗，达到节能的目的。经过实践，比如西门子公司出产的SINAMICSSM150系列产品，该交-直-交变频拖动技术中，电网侧的功率因数接近1，无需再进行功率补偿。2.2变频技术在皮带输送机中的应用变频节能技术在矿井皮带输送机中应用的基本思路就是，如果要把矿井下的煤炭输送到井上，根据作用力平衡原理，就要计算皮带输送机电机克服煤在皮带输送机上的重力所做的功。从理论上来讲，若电机的输出功率正好与皮带上的煤流质量相等，此时是最