淺議變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦企業(yè)中節(jié)能應用

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1、淺議變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦企業(yè)中節(jié)能應用【摘要】煤炭企業(yè)現(xiàn)有設備利用變頻調(diào)速技術(shù)的技術(shù)改造，對于節(jié)省電能以及提高效率具有重要意義。本文闡述了煤礦大負荷設備傳統(tǒng)控制使用性能，并對變頻器改造可行性及變頻調(diào)速技術(shù)的原理進行了探討?！娟P(guān)鍵詞】變頻調(diào)速技術(shù)；節(jié)能分析1.煤礦大負荷設備傳統(tǒng)控制使用性能分析6①在煤礦企業(yè)中，由于生產(chǎn)設備一般滿足服務年限長的特點，選型較大造成大馬拉小車的現(xiàn)象，電能浪費嚴重，設備運行效率往往都比較低。對于煤礦生產(chǎn)企業(yè)來說，電耗所占比例相當大，而其中的壓氣、提升、通風、排水等設備電能消耗為總能耗的1/3左右，占煤礦用電量的30%左右。這樣，如果采用擋板、閥

2、門來進行調(diào)節(jié)往往造成比較大的浪費，而采用電動機變頻調(diào)速來調(diào)節(jié)流量，這樣可以節(jié)省20％～50％左右，自然可能產(chǎn)生巨大的社會和經(jīng)濟效應；②對于大負荷電機來說，往往啟動時間長，電流大，這樣使得設備絕緣強度收到嚴重影響，容易燒毀大功率電動機，電網(wǎng)運行的可靠性得到一定考驗；啟動時存在困難，往往造成較為嚴重的機械損傷。所以說，這樣不僅僅增加了設備維修成本，而且對于電網(wǎng)安全造成很大沖擊；③控制工藝單一，同時實時性較差，自動化程度低。同時，對于轉(zhuǎn)矩極限控制、可逆運行控制、速度控制、啟動停止方式、加減速功能和機械傳動部件使用壽命等方面存在明顯缺陷，不能滿足大規(guī)模自動化控制要求。2.變

3、頻器改造可行性分析①對于設備起動時大電流對電網(wǎng)的浪涌沖擊和機械沖擊來說，可以通過軟啟動來進行減弱；②寬電網(wǎng)電壓：范圍主要包括±20％電網(wǎng)電壓，在電網(wǎng)狀況的多重情況進行從容應對；③保護功能主要包括過載保護、瞬時過流、電動機過載保護以及自動轉(zhuǎn)矩補償保護、電流限幅保護等等，這樣，供電、配電設備和電機就能被保護而安全運行；④輸入諧波小，高功率因數(shù)；⑤調(diào)速范圍大、精度高、無級調(diào)速；效率高，無附加轉(zhuǎn)差損耗；⑥相對簡單的改造工藝。在保留原有電動機的基礎(chǔ)上，可以對舊設備進行技術(shù)改造，這樣不僅僅簡單可靠，維護方便，另外節(jié)電效果也較為明顯；⑦故障率低，這樣節(jié)省設備檢修、維護費用。3.變

4、頻調(diào)速技術(shù)的原理6交流變頻調(diào)速技術(shù)是微機技術(shù)、電力電子技術(shù)和電機傳動技術(shù)的綜合應用，基本原理是通過整流橋?qū)⒐ゎl交流電壓變?yōu)橹绷麟妷?，再由逆變器轉(zhuǎn)換為頻率、電壓可調(diào)的交流電壓作為交流電機的驅(qū)動電源，使電動機獲得無級調(diào)速所需的電壓和電流，是一種無附加轉(zhuǎn)差損耗的高效調(diào)速方式之一。其工作原理就是工頻電源在電力半導體器件的通斷作用下，通過整流橋?qū)⒐ゎl交流電壓變?yōu)橹绷麟妷?，然后將頻率、電壓可調(diào)的交流電壓通過逆變器進行相關(guān)轉(zhuǎn)換成為交流電機的驅(qū)動電源。綜合強弱電混合、機電一體的基礎(chǔ)上，對于電力電子技術(shù)、微機技術(shù)和電機傳動技術(shù)進行綜合應用，這就是交流變頻調(diào)速技術(shù)。這樣就能作為無附加轉(zhuǎn)

5、差損耗的高效調(diào)速方式，同時，使得電動機獲得無級調(diào)速所需的電壓和電流。在能源危機中發(fā)展的變頻調(diào)速技術(shù)，可以有效大幅度提高工作效率，是因為它能按照電機負載而進行自動的平滑的增速、減速工作。理論分析，可以得到電機的轉(zhuǎn)速N與供電頻率f的關(guān)系：n=2×60f/q式中，n為轉(zhuǎn)速，n/min；q為電機級數(shù)；f為頻率，Hz。通過上述公式分析，可得轉(zhuǎn)速n與頻率f的關(guān)系成正比。當只改變頻率f的同時，不改變電動機的極數(shù)，這樣變電動機的轉(zhuǎn)速就可以改變。當頻率在0～50Hz變化時，調(diào)節(jié)范圍對于電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)來說就較為寬泛。這樣，通過電動機的供電電源頻率的改變，作為一種高效率、高性能的調(diào)速手段

6、變頻調(diào)速技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)有效調(diào)節(jié)。4.變頻調(diào)速技術(shù)的使用案例這里對象為某煤6礦所用的FBCDZ-8-N020B型對旋軸流式風機（2×10kW），在使用ACS510-110kW/380V型變頻調(diào)速器以后進行前后對比分析。其中，對于ABB變頻器來說，主回路功率器件為西門子IGBT，全數(shù)字化控制由微處理器實現(xiàn)，這樣實際運行中的各種特殊要求就能得以滿足，并且可以通過不同參數(shù)設置來滿足不同工況需要。經(jīng)過對于變頻調(diào)速器替換了原來的自耦降壓起動，在按照一定規(guī)律的改變脈沖列的脈沖寬度，即正弦波PWM來調(diào)節(jié)出量和波形。這樣可以在在0.1-50Hz的頻率范圍內(nèi)控制電動機的加、減速及運轉(zhuǎn)、啟

7、動，這樣能更好使得起動、運行更加平穩(wěn)，真正實現(xiàn)了無極調(diào)速，供電網(wǎng)絡的影響也最小。分析改造后通風系統(tǒng)如下：首先，不需放風，而且增加了調(diào)節(jié)精度，改變風機電機轉(zhuǎn)速通過任意調(diào)節(jié)供電頻率，同時使得調(diào)節(jié)精度有所提高。比如，現(xiàn)階段礦井需要風量為2564m3/min，而風機額定風量為3680m3/min，這樣就能有效降低風機的供電電壓頻率，設定風機工作頻率為35Hz，使得減小風量成為可能。其次，電能得以節(jié)省，與去年同樣情況相比，電能節(jié)省了大約66%左右。表1為電機轉(zhuǎn)速n及電機功率P、節(jié)電率N與風機的風量Q的關(guān)系。電動機的功率隨著風機轉(zhuǎn)速下降而迅速下降，當風量下降到80%左右時，