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浅谈变频技术在煤矿中应用与发展
作者：张新良 贾国飞 刘勇
来源：《中国科技博览》2013年第32期
摘要：随着电力电子技术的不断发展和世界能源紧缺客观因素的影响，变频节能技术得到了各国的高度重视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多，技术也日趋成熟简单的介绍了变频技术在煤矿中的节能应用及前景。 关键词：变频技术 煤矿生产 节能
中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-432-01 0 前言
随着电力电子技术的不断发展和世界能源紧缺客观因素的影响。变频节能技术得到了各国的高度重视。在我国，构建节约型社会的号角极大推动了变频节能技术在矿山、机械、电力等众多行业的推广。就煤炭企业而言，矿井（ 露天矿） 各个生产系统的用电占到矿井（ 露天矿） 企业用电量的70% ～90%，具体来说，在未采用变频节能措施前，水泵、风机等流体负载，平均运转效率只有20% ～ 50%，对矿井提升机、空压机、采掘运等动力负荷变化较大的机电设备在启动、加减速、制动和设备维护等方面的浪费也是非常巨大。采用变频器不仅能达到科学用能、节能降耗的目的，而且能够提高自动化水平，改善工艺。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多，技术也日趋成熟。 1变频技术在流体机械负荷设备中的应用
风机和泵等流体机械的负载转矩与转速的平方成正比，对过载能力要求较低，选用普通功能型通用变频器即可满足要求为保证矿井生产正常进行，泵和风机的设计都留有足够的余量，老式流速调节多采用截流方式，生产效率较低据文献显示，2009年国有重点煤矿通风机总量为3万～4万台，平均通风效率45%～60%不足50%另外，我国几十个大型煤矿集团公司现有主排水泵4.5万～5万多台其年风机排水电耗约为2500亿kWh，占矿井总用电量的42%左右因此，变频技术在我国矿用通风机泵的改造和新设备的配备中大有作为。 1.1风机中变频调速的应用
目前，变频器在我国煤矿风机节能改造和新上项目中得到越来越多的应用，同时出现了为煤矿特殊环境专门设计的变频调速装置据文献介绍，杨村矿南风井在风机改造中，将原来JRQ-1510-10型高压绕阻式电机换为JS157-10型低压鼠笼式电动机，用1台变频器控制两台电机改造后，实际转速较改进前最低转速下降了70r/min电机实际输出功率为改进前前导器半关闭时的1/3，风量和风压更加适合矿井特性，每年可节约电费约56万元某省五矿与某电器公司合作，研制了ZJT-30型隔爆兼本安智能变频调速系统，采取IGBT散热方式，工作电压为
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660V，可带动28kW局部通风机，实现了载波频率调整（2～50Hz）功能风电和瓦斯闭锁功能过流短路保护功能超温断电功能及远程和实地控制功能，其性能达到防爆标准，为我国矿山巷道掘进的节能提供了有效手段。 1.2泵中采用变频调速的应用
变频调速在矿井主排水矿区给水给液用泵中应用灵活，明显降低了设备的机械冲击，增加了工艺系统控制的灵活性，提高了产品质量中国矿业大学宋杰等人利用变频器和PLC控制器，设计了一套煤矿井下排水泵站的监控系统，该系统中变频器灵活的控制抽水泵的平滑起停适时加减速.保证了井下液位的恒定，降低了泵空转时间和频繁起停带来的大量能耗，机械设备的损耗也相应降低PLC控制器的加人，对变频器的自动控制更加智能与灵活保证了生产的安全高效运行孔庄选煤厂在合格介质泵上安装变频器，通过在线调节水泵的转速来调节重介旋流器的人料压力，降低了因启动电流过大造成的电耗增加，减少频繁开停车避免了变压器跳电，提高了产品质量，生产实践表明，因采用变频调速技术使该选煤厂新增精煤创收效益明显。
2变频技术在机械动力负荷设备中的应用。 2.1在提升机中的应用
新柏煤矿公司与唐山开诚电器公司合作，选用交流四象限变频调速系统配套湖南株州力达公司生产的JKB22.5/315P型变频防爆提升机，这是西北矿区首家选用交流四象限变频调速技术的企业系统采用无速度传感器矢量控制方式，四象限运行，设有过压欠压过流电机缺相等保护提升机变频器作为提升机专用变频器已有数百台应用于各大矿山，JD-BP32-185P型提升机变频器就是其中的代表，系统实现全数字化控制，设计有专门的控制软件，同时具有很高的兼容性提供了完善的输入输出接口电路，能够实现远程控制。 2.2在胶带输送机中的应用
兴隆庄煤矿西上山胶带输送机采用四象限变频调速技术后，解决了采用液力耦合器装置时下行运输皮带机在启动运行制动中形成的电机失控变频器随时将电机在下运过程中产生的电能回馈到电网中，减少无效发热损耗解决机械系统及电气系统的冲击问题，延长了机械设备的使用寿命，相对于机械变频检修更简便快捷，而且长期运行维护费用低，节能效果好。 2.3普通变频器在煤矿机电设备中的应用
普通变频器在煤矿其他生产领域运用更加普遍，其功能除降耗节能之外也注重向系统控制的灵活性，智能化，远程控制，简单易操作等方向发展东庞煤矿对洗煤厂给煤机进行了技术改造，采用变频驱动的方案取代传统的手动闸门控制方案，选择了西门子MicroMaster440全新一代模块化设计的多功能标准变频器，系统具有标准参数结构，标准调试软件；有数字量输入，模拟量输入/输出，继电器输出；采用集成RS485通讯接口，同时用户界面友好，安装操
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作和控制灵活方便肥城矿业集团白庄煤矿联合山东科技大学对空压机电控系统进行了变频节能改造，采用l台ACS800-160变频器轮换去驱动2台空气压缩机通过检测储气罐压力，实现系统的压力闭环控制，自动调节空气压缩机的转速和空气压缩机的运转台数实现了空压系统平稳高效工作。
3变频技术在煤矿机电设备的应用发展
煤矿大小机电设备种类繁多，能解决好变频器与这些设备的匹配问题，就能得到更广泛的推广需求增长空间很大，专业化要求高，变频关键器件晶闸管国产制造工艺有待加强矿山井下有很多工作环境恶劣，防爆和散热互相矛盾，需要具有特殊功能的专业变频器配置这些装备多功能网络化的更新赋予变频设备更强大的生命力电子技术日新月异，煤矿改造过程中对变频器的使用和控制也会呈现多功能的趋势，对变频器的控制也会成为矿山网络化管理中的一个重要环节我国矿山在机电设备的节能减排任务迫在眉睫，节能改造中必然需要大量的变频器，会极大推动变频技术在矿山的发展变频技术在煤矿机电设备中应用越来越多但应用还不够广泛，如瓦斯抽放乳化液泵站压风制氮刮板输送机等领域变频器的核心器件晶闸管国产化水平不高，尤其在高压防爆变频制造领域还在开发试验之中，国内工业化生产尚未普及，大部分制造商仍停在进口关键部件的组装制造水平，核心技术缺乏自主知识产权随着科学技术的不断进步，变频技术已日趋完善，因此，变频技术在我国煤矿机电设备中有广泛应用前景和很大的发展空间。 参考文献：
[1]吕志斗.实用广谱变频节能技术[M].辽宁科学技术出版社，2003. [2]韩安荣.通用变频器及应用[M].北京：机械工业出版社，2000.