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煤炭矿山
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变频器在煤矿行业中的应用 
 

摘要:煤炭企业是耗电大户,对于煤矿生产企业来说,电耗所占比例相当大,根据调查,风机、水泵、压缩机、提升绞车、瓦斯抽放设备的用电量占整个煤矿生产用电量的40%以上。变频调速技术的发展能有效解决控制工艺单一,同时实时性较差,自动化程度低等问题。

一、变频调速技术的原理与节能作用

1、变频调速技术的原理


交流变频调速是近几十年来发展起来的新技术,以其卓越的调速性能、显著的节电效果以及在国民经济各领域的广泛适用性,而被公认是一种最有前途的调速方式。交流变频调速技术是微机技术、电力电子技术和电机传动技术的综合应用,基本原理是在电力半导体器件的通断作用下,通过整流桥将工频交流电压变为直流电压,再由逆变器转换为频率、电压可调的交流电压作为交流电机的驱动电源,使电动机获得无级调速所需的电压和电流,是一种无附加转差损耗的高效调速方式之一。
综合强弱电混合、机电一体的基础上,对于电力电子技术、微技术和电机传动技术进行综合应用,这就是交流变频调速技术。这样就能作为无附加转差损耗的高效调速方式,同时,使得电动机获得无级调速所需的电压和电流。在能源危机中发展的变频调速技术,可以有效大幅度提高工作效率,是因为它能按照电机负载而进行自动的平滑的增速、减速工作。这样,通过电动机的供电电源频率的改变,作为一种高效率、高性能的调速手段变频调速技术能够实现有效调节。

2、变频调速技术的节能作用


随着电子技术、计算机技术、自动控制技术、大功率输出技术的迅速发展,交流电机变频调速技术取得了突破性的进步,成为当今节电和改善环境、推动技术进步的一种主要手段,已成为一种必然的发展趋势。明显的节能效果和优越的调节性能,使变频节能技术在我国煤矿中的应用越来越广泛,技术也越来越成熟。大容量、多功能、高可靠性的变频器在煤矿生产中得到广泛的推广和应用,为煤矿节省大量电能,特别是在流体类负载中,其节能率在20%~60%。变频控制原理是:采用变频调速电动机实现真正的软启动和平滑调速,利用变频器控制提高输入电源的功率因数,在基频以下为恒转矩输出,输出功率随转速变化。

二、变频调速技术在带式输送机中的应用


带式输送机中的变频调速自动控制系统由可编程序控制器PLC、变频器、电流互感器、电流变送器、核子皮带秤、带速传感器和电机转速传感器等组成,具体可归纳为检测单元、控制单元和执行单元三部分。
检测单元:电流互感器及变送器取得电机电流信号。带速传感器采集的带速信号,经过转换为电压信号。电机转速传感器采集的转速信号,通过转换为电压信号。核子皮带秤采集运量信号。各信号均送入核心模块。
控制单元:当PLC接收到检测信号,经过判断决策,完成带式输送机的起动、功率平衡、节能调速功能。同时主控单元还具有断带、堆煤、撕带、烟雾、打滑、温度等故障保护功能。
执行单元:变频器接收到PLC的频率控制信号,按给定信号输出相应频率的电压加至电动机,实现电机的调速,完成带式输送机的各种功能。经过变频技术改造后皮带机彻底实现了皮带输送机的软起、软停运行方式,使皮带机在工作中更加性能稳定。
系统的功率因数在整个过程中达0.9以上,大大节省了无功功率。采用变频器驱动后,使系统总的传递效率要比液力偶合器驱动的效率高5%~10%系统效率。改造后系统可以根据负载变化情况自动调整输出频率和输出力矩,改变了以前电机工频恒速运行的模式,在很大程度上节约了电力能源消耗。而且四象限中高压变频器的使用实现了皮带机能量回馈功能,进一步使得皮带机的能耗降低,液力耦合器的退出更大地节约了设备的维护和维修费用。在节能环保方面更加的完善。

三、结语


总之,变频器在煤矿的应用已经取得了良好的效果,随着新型电力电子器件的发展及性能的不断提高,变频调速技术在煤矿生产的应用会发挥更大作用,取得更加显著的经济效益。 


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