变频器技术在煤矿运输与通风设备上的应用

王伟

陕西有色榆林煤业有限公司 陕西榆林 719000

摘要：变频技术用于煤炭生产和运输。这不仅降低了运营成本，而且还节约了能源。变频技术是煤矿的主要设备，通过使用变频器进行运输和通风延长了使用寿命。变换器技术及分析变换器起动技术在煤矿中的应用。

关键词：变频启动技术；煤矿运输；通风设备

变频技术最常见的行业是家电行业，它提供了最环保的能源和节能特性。但煤矿也采用变频技术。毕竟，70%以上的用电设备，特别是运输和通风设备，不仅能源和能源密集。启动、加速、减速和制动时，负荷差异很大，可能影响电力系统的正常运行。如果引入变频装置，电力电气设备的性能也会增加。

一、变频技术分析

变频技术将直流电转换为不同频率的交流电，将交流电转换为直流电，然后再转换为不同频率的交流电，或将直流电转换为直流电。这种变化只影响频率，而不影响电能。变换器技术的发展主要依靠电子部件，这些部件是1950年代首次开发和更新的基于晶闸管的电力电子设备。第二代由1960年代开发的电力晶体管(GTR)门极关断(GTO)晶闸管组成。从1970年代开始，采用了以双极绝缘子(IGBT)和机电晶体管(MOSFET)为代表的第三代电子器件。第四代由电气和电子元件组成，如1980年代末智能电源集成电路(PIC)和1990年代智能电源模块(IPM)和集成门极换流晶闸管(IGCT)。多年来，电力电子技术发展成为多学科边缘技术，包括交流电路、电力电子元件、计算机辅助设计、模拟和数字电子设备、卫星计算机、控制理论、超小规模的集成电路和集成电路，随着电子设备的发展而迅速变化。最常用的变频器是高频、高集成、高度可靠且经济实惠的。

2. 变频器的构造和基本原理

1.构造变频器由主电路和控制电路组成。主电路。回路组成。整流器:变频器通常使用连接到三相交流电源的二级管整流器，将工频电源转换为交流电源，平波电路:若要限制电压波动，可以使用电感和电容来吸收脉冲(电流)电压。通常使用电容滤波器的平波电路。逆变器:与整流器不同，将直流转换为所需的交流电压和变频电流。变频器控制电路在给定时间控制六个开关装置的导通、关断，以获得输出端的三相变压和变频交流输出。制动回路:为了抑制直流电路电压的增加，制动电路必须消耗直流电路中的再生能量，整流器还可以将再生能量反馈给工频电网。

2.电路控制。控制电路由输出电压、电流检测线路、信号处理电路、驱动电路、I/O输入电路和保护电路组成。电压和输出控制电路采用电隔离检测。一种处理和转换主电路电压信号的方法，满足变频器对主电路的处理要求。信号处理电路:采用检测到的电压、电流信号和非电量外部负荷作为电路的输入信号，并与信号处理电路的电流和电压信号进行比较，区分驱动的输入信号，控制变频器的电压和输出频率。驱动电路:在控制电路的控制下，产生足够的驱动信号，以连接或断开变频器主电路中的开关元件。I/O电路:变频器I/O电路的性能旨在改善人机交互。它有几个输入信号。用于内部参数的输出信号和故障报警输出信号。速度检测电路:使用电机轴上安装的仪表(也作为编码器(TG、PLG等)处理和转换电机的检测到的转速信号作为核心。电路保护:过载、过电压、过电压、温度异常、速度、损耗风险、失压或欠压、瞬时停电等。

三、变频启动技术在煤矿运输设备的应用

1.提升机的应用。采煤工作的主要任务是从电力要求高的煤炭进出井筒，这对保证采煤工作的安全至关重要。变频器技术在提升机中的应用主要通过PLC系统和高压变频控制系统进行。一般采用四象高压变频调压，改善高压低压电路之间的通信，提高系统的安全性和抗干扰性，保证在提升机提高速度、位置和监控。减少设备的震动和冲击，并提高工作效率。下图1是提升机变频应用。

图1矿井提升机变频结构示意图

2.带式输送机上的应用程序。在煤炭生产中，带式输送机是一种重要的煤炭运输设备，主要使用交流电机进行液压和工频煤炭运输。尽管煤炭运输得到优化，但也存在电流、影响和传输效率低的问题，可通过使用变频启动技术加以有效改善。变频器的应用解决了设备和系统的灵活启动问题，保证了设备的稳定启动和运行。带式输送机一般具有载荷大、倾斜角度大、距离长等特点，不可避免地存在主动重量启动和停止问题，皮带严重断裂、跑偏和打滑等问题，这些风险可以通过变频技术消除。

3.对运输设备的应用影响。（1）起动电流很小。变频技术有助于减少运输设备发动机启动对电网的影响以及对其他电气设备的影响和影响。（2）调整启停时间，变频技术允许自动调整设备启停速度，使启停稳定。（3）变频器采用矢量控制保证重负载重启的稳定性，即使在低频运行中，输出功率可达额定转矩的1.5倍。（4）节能。按运输设备负荷调整发动机转速，提高主动功率和传动效率。

四、变频启动技术在煤矿通风设备上的应用

1.在空气压缩机上的应用。传统空气压缩机高功耗、高转速和频繁启动会浪费能源并缩短设备寿命。变频器会自动调节转速和运转台数。此外，还可以控制各个压缩机、带载软启动以及避免设备通电时发生机械冲击。循环带载软启动和停车方式运行，可实现风量调节、稳定总管压力、引入变频技术的优点:供风质量更好、气流稳定、管道系统空气压力幅度的微小变化可提高压缩机的工作效率、采用变频技术改变压缩机的工作状态，从而科学提高设备运行时间、减少机械冲击力并提高设备利用率。

2.应用于通风机。过去通风机是由调节挡板调节的。优点是安装简单，缺点是经济性差，浪费能源。矿井巷道的负压与气流成正比。为了自动调速控制风速闭环，可以检测负气压。变频技术的选择允许通过变频器PID直接控制电机调速，以满足不同时段巷道的风量要求。

3.将效果应用于通风设备。优化设备性能、简化电力系统并降低设备功耗和故障率。实现电机软起动功能，解决电流安全和起动损耗问题。降低噪音。变频技术使电机转速低于额定转速，从而不仅降低机械磨损，而且降低风扇噪音。保护功能齐全。变频启动技术的引进不仅使设备使用更加方便，而且其内存判断功能也提高了设备的可靠性。此外，设备维护费用也有所降低。

变频技术是一种成熟的技术，应用于所有行业，也适用于启动阶段的煤炭企业。煤炭输送系统的复杂性、能耗高，变频技术有助于提高设备的运行稳定性和安全性，降低能耗。这符合降低能源消耗的国家政策。今后，企业应通过将变频技术充分应用于煤矿设备系统，在设计和施工中发挥重要作用，从而增加煤炭企业的开发。通过对变频技术进行分析和应用以及煤矿的经济、安全、稳定性运行方面取得了巨大的经济和社会成果。

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