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变频节能技术在矿山机电设备中的应用

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  摘要:变频节能技术随着科技和经济的发展而快速发展,在矿井生产中得以广泛应用。本文主要对变频节能技术的原理进行了阐述,探讨了这一技术在矿山机电设备中的应用。
  关键词:变频节能;矿山机电;应用研究
   1 变频节能技术概述
   1.1 变频节能技术简介
  变频节能技术可以改变设备的频率。其中起主要作用的是变频器,可以对设备频率进行控制,由于变频器结构复杂,控制面板、电源板等组件较多,因此,必须使得组件保持在使发动机节电的状态。由于不能改变传统的机电设备的频率,因此不能控制操作过程中设备的速度,无法调节速度,机电设备恒定,严重降低了设备的使用寿命,而且设备能耗增加。
   1.2 变频节能技术工作原理
  交流电源通过整流器被转换成直流电源,然后再转变为电压、频率,从而控制交流电源,输送到发电机。变频器电路是由控制、整流、逆变以及直流电这几部分组成。对于整流部分,使用三相桥式不可控制型的整流器,在直流部分的主要功能是滤波,并进行对于无功率的储能和缓冲;对于逆变器,使用的是IGBT三相桥式,输出的脉冲宽度可以进行调整,对变频器功能产生影响,所以这一部分属于变频器的核心。变频节能技术要想实现节能的目的,必须通过变频调速系统对电机的转速进行调整。
   2 变频节能技术的应用
   2.1 应用在矿井提升机中
  施工人员及材料的输送主要是靠提升机完成的,决定了矿山的安全生产。进行调速的传统方法是在电机转子电路内部连接金属电阻器,然后切断电阻器,这一过程有些问题是难以避免的,例如对电阻的消耗太大,不能较好的散热等问题。另外,调速的精度不足,主要原因是电阻进行调速时速度范围较小。在进行分散或者在减速时,需要具备符合要求的低频电源或者动力制动直流电源,浪费了大量的电能,且设备极容易受到损坏。最终会影响煤矿的安全生产并降低经济效益。
  为了避免这些问题的影响,在矿井提升机中引入了变频节能技术,使得系统性能更加完备,在加、减速过程中更加平稳,增强了保护作用,优势主要体现在:首先,使用过电气对制动和速度进行控制,对机械的磨损和冲击在很大程度上降低,从而延长了设备的使用寿命;其次,当提升机处于负力工作的状态时,产生的再生能量会通过电机直接反馈到电网,制动力矩增大,保证了绞车在工作过程中的安全,而且节省电能;最后,引入该技术以后,在控制精确度方面有了很大的提高,并具有很好的可扩展性,系统内部的功能参数可以通过修改内部程序来进行调节,减少了硬件接线的过程,实现了柔性控制。
   2.2 在铜矿井下通风系统中应用变频节能技术
  井下大电机在工频条件下很难频繁的启动或者停止,并且在启动或者停止的过程中会极大的消耗电能,还会产生电流冲击,直接影响了电动机的安全使用以及使用时间的长短。引入变频技术以后,可以通过变频器调节风机频率,进而对运行功率进行调节,可以使额外的功率损耗降至最低。除此之外,电动机的故障频率降低,使用时间增加,电网的电能损耗减少,对容量的要求降低。变频器同样可以对风机进行变频调速,但是需要选择适合的节能控制系统来实现通风机调速。由于井下进行通风时气流流量变化、灰尘多以及空气湿度大等环境条件的限制,再加上一般传感器難以保护设施,因此选用开环控制。
   2.3 在通风机中应用变频控制技术
  随着矿井进一步向深处开挖,风井增加,从而要求增加风机的以满足实际的生产需要。这已经称为了开发矿山所面临的一个重要问题。将变频调速引入矿井的通风设备中,可以实现速度的自动调整,这一过程主要根据巷道风量的实际要求进行,在很大成功上减少了功耗,效果显著。通风机还可以通过逆变器的作用进行变频软启动,这样就能够免受启动过程中启动电流的影响,设备不会因此受到影响并且可以随意的启动和停止。井下通风机在多数条件下具有较小的运行速率,该技术的引入,通风机的工作量降低,使用时间更长,检修频率降低。
   2.4 在流体负荷设备中应用变频节能技术
  流载设备中的风机和泵的速度需要调节,可以使用变频节能技术来实现。近年来,风机中越来越多的应用变频调速技术用来控制风速,并且还可以针对不同的矿井环境设计不同的变频调速装置。在风机引入该技术以后,可以实现实际最小转速的降低。增加了电机的输出功率,更符合矿井的要求,降低了电力损耗,节省了电能。另外,应用于液压泵中,可以降低对设备造成的机械影响,使得系统控制更加灵活。对于泵的起动或者停止过程也可以进行平稳的控制,使得泵在空闲时不再消耗大量电能,减少了损耗,使得生产过程达到安全高效。
   2.5 在电控绞车系统中应用变频控制技术
  变频控制技术应用于电控系统时,必须具有连续的特点,而且要实行可调节。此外,需要对电压波动进行控制,并保护元件免受过热和欠压的影响;提高低频条件下自动转矩的运转能力。
   3 小结
  变频技术应用于采矿行业还在起步阶段,并且基本上应用于中、小型机器。但是应用这一技术具有很大的优势,可以实现节能的目的,而且还可以进行自动化生产,具有很好的使用效果。因此,在进行采矿时,使用变频技术来实现节能的目的是至关重要的,同时也可以促进企业的经济增长。
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