變頻器在煤礦安全生產(chǎn)中的作用

摘 要：煤礦企業(yè)屬于高耗能企業(yè)，在國(guó)家推行節(jié)能減排的大背景下，煤礦企業(yè)成為了重點(diǎn)改造對(duì)象，煤礦生產(chǎn)節(jié)能減排意義重大。本文基于變頻節(jié)能技術(shù)原理，對(duì)變頻器在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討，以期實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的目標(biāo)，達(dá)到節(jié)能降耗的效果。

關(guān)鍵詞：變頻器；煤礦企業(yè)；安全生產(chǎn)；節(jié)能

中圖分類號(hào)：TD633 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2015） 02-0000-01

變頻器是一種電能控制裝置，目前廣泛應(yīng)用于煤礦企業(yè)中，且在節(jié)能降耗方面取得了明顯的成效，應(yīng)用和發(fā)展?jié)摿薮蟆，F(xiàn)階段，探討和研究變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用狀況以及所起到的作用，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、變頻器的節(jié)能原理分析

變頻器的節(jié)能原理主要依據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和工作電源輸入頻率的關(guān)系公式：n=60f（1-s）/p

式中，n表示轉(zhuǎn)速，f表示輸入頻率，s表示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率，p表示磁極對(duì)數(shù)。由公式可知，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和工作電源輸入頻率成正比關(guān)系，通過改變電源輸入頻率就能夠達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，變頻器實(shí)際上就是基于這一原理的電源變換技術(shù)[1]。

基于變頻節(jié)能技術(shù)原理，變頻器的節(jié)能主要體現(xiàn)在以下五個(gè)方面：其一，變頻降速節(jié)能，即通過降低電機(jī)的動(dòng)轉(zhuǎn)速度，讓其保持恒壓，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，應(yīng)用于煤礦企業(yè)中，能夠提高煤礦安全生產(chǎn)的可靠性；其二，動(dòng)態(tài)調(diào)整節(jié)能，即利用測(cè)控元件的遙測(cè)感應(yīng)功能，使電機(jī)在短時(shí)間內(nèi)適應(yīng)負(fù)載變動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工作電壓效率最大化；其三，V/f功能節(jié)能，根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)變壓變頻的控制特性，通過調(diào)節(jié)V/f曲線來減少電機(jī)輸出力矩，從而使輸入電流得以降低；其四，自帶軟啟動(dòng)節(jié)能，電力使用軟啟動(dòng)，會(huì)減小啟動(dòng)產(chǎn)生的慣性；其五，功率因數(shù)節(jié)能，借助變頻裝置能夠避免電機(jī)在運(yùn)行時(shí)吸收過多無功功率，從而減少無功損耗[2]。

二、變頻器在煤礦安全生產(chǎn)中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

（一）負(fù)載匹配問題

通常情況下，變頻器的選型要考慮到電壓等級(jí)、額定電流、負(fù)載特性等內(nèi)容，控制電機(jī)要滿足電壓等級(jí)和額定電流的要求，變頻器類型與被控設(shè)備負(fù)載類型相符。由于煤礦生產(chǎn)設(shè)備種類較多，變頻器的應(yīng)用要涉及到負(fù)載匹配問題，即根據(jù)負(fù)載類型選擇變頻器類型。對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，應(yīng)選擇能夠符合恒定轉(zhuǎn)矩特性，且啟動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大、過載時(shí)間和能力較大的變頻器，如果是位能式負(fù)載，還要具備能量反饋功能，應(yīng)選擇具備四象限運(yùn)行能力的變頻器；對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，應(yīng)結(jié)合平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn)，選擇能夠與標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)進(jìn)行組合的變頻器；對(duì)于恒功率負(fù)載，在配備變頻器時(shí)，如果是工額以上頻率，輸出電壓應(yīng)為定值控制，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)矩即為恒功率特性，選擇能夠與標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)進(jìn)行組合的變頻器即可，如果是工額以下頻率，輸出電壓應(yīng)為定位控制，這時(shí)必須選用專用變頻器[3]。

（二）干擾問題

變頻器在煤礦安全生產(chǎn)中應(yīng)用，還要考慮到干擾問題，尤其是在作用PLC控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和改造，必須注意變頻器可能會(huì)對(duì)微機(jī)控制板產(chǎn)生的干擾問題，主要體現(xiàn)為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾，會(huì)影響到控制系統(tǒng)正常工作，務(wù)必要采取相應(yīng)的抗干擾措施。控制系統(tǒng)要有良好的接地，尤其是微機(jī)控制板的屏蔽地，應(yīng)采取單獨(dú)接地的方式，如果所在場(chǎng)合干擾因素較多，可將控制板、傳感器和接口屏蔽層的控制地連接在一起。為了抑制傳導(dǎo)干擾，對(duì)微機(jī)控制板輸入電源要加裝高頻磁環(huán)、濾波器等設(shè)備，為了抑制輻射干擾，還需添加屏蔽罩。此外，為了抑制諧波，可采用以下三種方法：其一，增加變頻器供電電源設(shè)備的內(nèi)阻抗，該內(nèi)阻抗實(shí)際上就是變壓器的短路阻抗，選擇阻抗比較大的變壓器，能夠有效抑制諧波；其二，安裝電抗器，變頻器的輸入和輸出段接入合適的電抗器，能夠吸收諧波或增大負(fù)載阻抗，此方法也能夠起到抑制諧波的作用；其三，變壓器多項(xiàng)運(yùn)行，通過降低諧波電流來達(dá)到抑制諧波目的。

（三）工作環(huán)境

變頻器的整體結(jié)構(gòu)比較緊湊，集成度較高，自身散熱量較大，其對(duì)工作環(huán)境的溫度、粉塵含量等都有很高的要求，工作溫度最好控制在40℃以下，變頻器在煤礦安全生產(chǎn)中應(yīng)用，工作現(xiàn)場(chǎng)多灰塵較大，對(duì)此必須采用相應(yīng)的對(duì)策，可以考慮將其安裝在控制柜中，最好在柜內(nèi)中部垂直安裝，在變頻器的正上方和正下方不應(yīng)安裝大的元件，以利于設(shè)備排風(fēng)和進(jìn)風(fēng)，設(shè)備的間距應(yīng)大于300mm。此外，還要對(duì)變頻器進(jìn)行定期維護(hù)，對(duì)控制柜內(nèi)部的粉塵要及時(shí)清理，使變頻器處于一個(gè)良好的工作環(huán)境中，更好地發(fā)揮其作用[4]。

三、變頻器在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用前景

煤礦安全生產(chǎn)涉及到井下通風(fēng)、排水和提供風(fēng)源等環(huán)節(jié)，與之相關(guān)的風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備也是煤礦生產(chǎn)消耗電能最大的用電設(shè)備。變頻器之所以能夠在煤礦安全生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，其原因就在于變頻器具有突出的節(jié)能降耗優(yōu)點(diǎn)。在煤礦生產(chǎn)中，各設(shè)備由于工作時(shí)間和性質(zhì)的不同，參數(shù)變化也存在很大的差異，僅僅依靠控制系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)有效而又及時(shí)的調(diào)整，這會(huì)浪費(fèi)大量的電能，采用變頻器后，能夠?qū)α髁繀?shù)進(jìn)行技術(shù)調(diào)整，從而達(dá)到降低用電量的目的。隨著變頻節(jié)能技術(shù)的不斷發(fā)展，其在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用前景勢(shì)必十分廣闊，尤其是在節(jié)能降耗方面，獲得的經(jīng)濟(jì)效益也是十分客觀的。

四、結(jié)束語

近年來，為了達(dá)到節(jié)能降耗、提高效益的目標(biāo)，我國(guó)煤礦企業(yè)正在積極發(fā)展和應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，實(shí)踐證明，變頻器的廣泛應(yīng)用，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)帶來了重要的促進(jìn)作用，在創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了煤礦企業(yè)在新時(shí)期新形勢(shì)下的跨越式發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]李學(xué)蘭.變頻技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2013（11）：63-64.

[2]孫文志.變頻技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用前景及注意問題[J].礦山機(jī)械，2004（05）：76-77.

[3]溫勇.煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用分析[J].河南科技，2013（06）：117-118.

[4]李新.探討我國(guó)煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用[J].科技致富向?qū)В?013（07）：222-224.