對變頻器在選煤廠中具體應用的分析

摘 要：變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可以調的交流電源。文章先分析了變頻調速的特點，并通過對變頻器在選煤廠中的應用實例詳細研究而得出結論，即：變頻器是選煤廠工作運轉中不可缺少的一部分。

關鍵詞：變頻器；選煤廠；節能；調速

中圖分類號：TM921.51 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 22-0000-01

目前，變頻技術在快速發展，交流調速系統的應用也越來越廣泛，煤炭行業也不例外，其中最為常見的就是選煤廠。選煤廠多以重工藝為主，而變頻技術因具有數字、智能、節能等優點被廣泛應用。當前所使用的變頻器主要是采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先是將工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，之后再將直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源來供給電動機。而隨著選煤廠生產能力及規模的逐漸擴大，設備的功率也隨之增大，如果單從節能的角度來看，采用變頻調節控制泵的流量是既科學又經濟的，并發揮出顯著的節能效果。

一、變頻調速的特點

變頻調速是近二十幾年來新興的一門技術，主要是采用大功率晶體管逆變器和微機或變頻PWM芯片控制脈沖調制技術，它通過改變電源頻率來實現速度的調節，具有調速平穩、瞬態穩定性高、節能等特性，達到調節設備運轉狀態的目的。總體來說，變頻調速具有以下特點：

（1）變頻器容易安裝，便于調試，操作比較簡單。調速范圍廣，能實現平滑無極調速，頻率的變化范圍大，可以適應各種生產環節的需要。

（2）機械性能較好，啟動轉矩大，啟動電流小。如采用PWM正弦波脈沖調制方式，可以使電動機的轉矩脈動小，實現軟啟動，并且能保持運行平穩，由此大大減少大功率電動機啟動時對交流電網的沖擊。

（3）變頻器有多種標準接口，由此也就方便與壓力、液位、流量傳感器及微機系統連接，實現自動控制。

（4）變頻器是一種電子器件的集成，它可以將機械的壽命轉化為電子的壽命，壽命長，進而就在一定程度上降低了設備的維護量。與此同時，利用變頻器的軟起動功能實現帶式輸送機的軟起動，起動過程中對機械基本無沖擊，這樣就使皮帶機系統機械部分的檢修量大大減少。

（5）在各種啟動調速裝置中，變頻調速裝置是唯一一個同時兼有啟動和調速雙重功能，并可與其他各種調速設備實現速度匹配的調速裝置。

綜上所述，采用變頻調速裝置的目的就在于：利用各種傳感器實現設備運轉的在線實時控制，可以全面提高產品質量；利用變頻器調速實現節流，延長了設備壽命，降低了選煤成本；利用閉環工作方式，減少了調整工作量，也減少了操作人員人數，提高了工作效率。總之，無論是技術的先進性還是帶來的社會及經濟效益方面產生的影響都是巨大的。

二、變頻器在選煤廠中的應用實例分析

（一）在給煤機中的應用

通常情況下，在選煤廠中要滿足工藝要求，就要通過調整給煤機給煤量大小來完成。在烏蘭木倫選煤廠，由振動給煤機來完成給煤任務，在控制系統中采用變頻調速技術，改變了電機轉速，實現了調整給煤量這一目的。給煤機采用慣性振動器為激振源，根據簡諧振動原理可知：諧振頻率和諧振幅都隨著角速度的增大而增大。所以，要改變變頻調速系統輸出值就要通過手動或設定值的方式來實現，再調整電機轉速，通過改變角速度來改變諧振頻率與振幅，換而言之就是改變箱體振動頻率，使配煤連續以箱體頻率向前跳躍，最終實現調整給料量的目的。

（二）在洗煤機中的應用

選煤生產所用的洗煤機應根據床層的厚度及時對排料速度進行調整，確保分層就緒的床層在產品分離過程中不會出現紊亂，并減少污染。所以，設計出一種以加床層厚度來調整排料輪排料速度的控制系數是十分必要的。利用PLC及變頻器對洗煤機的兩段排斜實施控制，不僅操作方便，功能齊全，而且整個控制系統也十分可靠。采用這種控制系統最大的作用就是保證了傳感器信號能正確反映出床層厚度，當煤質量出現過大的變化時，就要及時調整好控制系統，實現床層厚度及分選密度穩定的目的。

（三）在空氣壓縮機上的應用

煤礦中最為常用的空氣壓縮機主要有：往復式和螺桿式兩種。空氣壓縮機出廠時配套的排氣壓力調節裝置，大多數為關閉進氣管式壓力調節器：工作原理是當儲氣罐（風包）內的空氣壓力超過了設定的壓力（0.815MPa）時，壓縮機進氣管上的碟閥會自動關閉，壓縮機就進入了空轉卸荷的狀態。當儲氣罐內的空氣壓力低于設定的壓力（0.77MPa）時，壓縮機進氣管碟閥會自動開啟，壓縮機就進入了工作狀態。在運轉中，空氣壓縮機的排氣量和壓力也不是一成不變的，它會根據使用風動機械和風動工具的臺數而發生變化。因此，空氣壓縮機在工作時總是在重復滿載——卸載這一工作方式。

我們根據空氣壓縮理論來分析，在空氣壓縮機的汽缸容積不能改變的情況下，只要調節壓縮機的轉速就能改變排氣量；空氣壓縮機是恒轉矩負載，壓縮機軸功率與轉速呈正比變化：在壓縮機的總排氣量大于風動工具用氣量時，可以通過降低壓縮機的轉速來調節供風壓力，這是達到壓縮機經濟運行的有效方法。而變頻器的最大優勢就是壓力給定方便，可以根據用氣量的變化隨時對設定值進行調整，實現了壓力閉環運行及壓縮空氣的恒壓供應。

（四）在帶式輸送機上的應用

變頻器在國內煤廠中的應用主要集中于帶式輸送機上。皮帶是彈性體，在靜止或運行時皮帶內都貯藏了大量的能量，在皮帶的啟動過程中，如不加設軟啟動裝置，那么皮帶內貯藏的能量就會被釋放出去，接著會在皮帶上形成張力波并迅速沿著皮帶傳輸出去。鑒于這一問題，在《煤礦安全規程》中已經明確規定，帶式輸送機必須要加設一個軟啟動裝置。

三、結束語

在選煤廠中，變頻器具有廣泛的應用前景，它可以幫助選煤廠節約電能、改善工藝，提高產品的質量，這對推動技術進步有著重要意義。但是變頻器的產品品種較多，技術及性能優勢也各不相同，所以，要根據設備的具體需求來合理選擇，這樣才能使變頻器在選煤廠中發揮出更大的作用。

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