摘要：现阶段，随着社会的进步和经济的快速增长，煤矿企业也迅速发展起来。各行业在生产过程中，都在充分运用先进的科学技术来提高生产质量和生产效率，减少能源的消耗。通过对变频器调速功能的原理和节能原理进行分析，探讨了如何合理的应用高压变频器，重点研究了在煤矿机电设备中变频器的具体应用。煤矿企业在煤矿机电设备中应用变频器后，改进了煤矿机电设备的性能，也能提高煤矿的产量，同时也能降低能源消耗，这对于推进煤矿企业的发展起到重要的作用。
关键词：机电设备；高压变频器；选型；应用
引言
高压大容量电机被广泛应用于煤矿开采机械设备当中，并成为其主要的动力工具。在采煤机、提升机、通风机当中都安装有高压大容量电机来充当动力，查阅相关资料发现其能源消耗量为煤矿总能源的40%左右。我国煤矿机械设备中的机电设备采取的调速装置比较落后，无法满足当前国家节能减排的要求，造成了电能的大量浪费。综上所述，基于煤矿生产的实践应用，加强机电设备高压变频技术研发的应用是非常有价值的研究。
1高压变频器的工作原理
高压变频器原理高压变频器是一种基于电力半导体的通断功能来实现频率转换的控制仪器。高压变频器本身的种类很多，根据分类方式的不同，它可以被分为很多不同的类型。一般高压变频器主要由变压器柜、功率柜和控制柜3个部分构成。功率柜中间包含着3组功率单元，主要的作用是输出所需等级的电压。给功率柜内部的功率单元提供能量的被叫做变压器柜。
2机电设备中高压变频器的选型
2.1依据功率进行的高压变频器选型
依据功率进行选型的主要原则有：第一，变频与电机功率相等时，应依照有利于高压变频器高效工作的原则。第二，当变频与电机的功率相差较大时，需要依照高压变频器功率保持与电机实际工作功能相近的原则。第三，对于工作繁重或是启动频繁的电动机应选择大点的高压变频器。第四，电动机的工作功率有剩余时，需要选择功率较电动机小的高压变频器。第五，功率不同时还要进行节能调节。从功率的视角来对高压变频器进行选择是比较合理的，但需要考虑电机启动时峰值电流对变频器造成的影响。
2.2按照控制方式进行选择
变频调速控制系统主要包括开环控制、闭环控制两者方式，通常都是由异步电动机和通过高压变频器所组成。通常情况下，闭环控制方式主要是由有控制矢量优速传感器或者带有PID控制器的通用变频器所组成，一般使用在温度、流量、压力、位置、速度等等控制过程参数的主要场合。其开环控制方式主要是运用无速度传感器矢量控制以及普通功能控制通用高压变频器所组成。无论从哪方面上来讲，开环控制方案具备结构简单和运行可靠等等优势，但是调速精度以及动态响应性两方面性能不是很好，尤其是在低速区域，这一现象特别明显，对适用场合要求也是十分高的。在运用通用变频器过程中，也就是控制速度传感器矢量时，需要将速度传感器安装到异步电动机中，并且将输出量输入到变频器中，并且形成闭环系统。无论从哪方面上来讲，这种方法都是一种非常科学合理的调试方法，并且输出范围也在指定要求范围之内，并且也能进行精确的转矩控制，无论从系统的性能来讲，还是从动态响应上来讲，都是符合使用要求，但是适用的场合却有特殊精度要求。
2.3进行变频器负载类型的选择
通常情况下，都是根据负载的特点进行高压变频器的选择，因为，不同类型的高压变频器，其负载转矩和转速都不相同。按照生产器械的一系列特点对其进行分类，主要将其分为四类，即恒转矩负载、恒功率负载和降转矩负载，而降转矩负载又包括风机类和水泵类两种类型。特殊条件下，通用变频器可以用于各类负载，但是通常情况下，恒功率负载主要通过对U/f的控制来实现其目的。
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3煤矿机电设备中变频器的应用
3.1变频器在采煤机中的应用
采煤机的工作环境是非常恶劣的，在运转工作过程中，也会受到很多方面因素的影响，但是采煤机的精密结构与这种复杂的工作环节是不适应的，同时，在PLC可编程控制器、监测系统、计算机系统等等相互配合下，所实现的采煤机自动化操作和检测功能都会得到进一步加强。如果在采煤机中安装变频器，采煤机多种性能也会得到进一步改进，这样就使采煤机具备可控运行速度、高工作效率、灵敏操作性能、操作简单等等优势。采煤机具备多种优势，为工作带来极大的方便，也减少了采煤工人的工作量。
3.2在提升机上的运用
矿井提升机主要用于煤矿、金属矿和非金属矿中提升煤炭、矿石和矸石、升降人员、下放材料、工具和设备。在日常工作中，提升机的重要性不亚于采煤机，而且由于提升机主要承担的是联系井下与地面上的工具，它对灵敏性的要求更高。而在实际的工作中，因为使用年限过长，提升机的灵敏性可能会有所降低，而且在使用的过程中，提升机的速度控制也是十分关键的一个问题，提升机的负重较多，如果速度过快的话，容易出事故。所以，在提升机上也需要安装变频器，调节提升机中的电动器转速，控制提升机速度，使其能够更加平稳、安全的运行，提高提升机的整体性能，减少事故发生的概率。
3.3高压变频器在煤矿通风机中的应用
煤矿通风机是煤矿开采工作中的一项关键设备，对井下开采环境的安全度具有极大作用。在煤矿开采现场，通风机必须24h保持正常的通风状态。但在实际的开采作业中，并非所有企业都能做到24h保持正常通风状态。有的企业为节约生产成本，只在开采时将通风机打开，在开采人员休息时，则会关闭通风机。这就导致了矿下通风条件不利，通风效果不佳，给开采人员的生命以及财产安全带来影响，对煤炭生产反而具有阻碍作用。控制生产成本是企业必须要做好的一项重要内容。为实现这一目的，煤矿企业应在通风机上安装高压变频器。此举可达到降低通风机耗能，降低电网对通风机的损害，延长设备使用寿命的效果。通过将变频器安装在通风机上，解决了通风机耗能的问题，为生产企业节约了生产成本。同时，解决了井下煤炭开采的安全隐患，提升了开采的安全性。
3.4高压变频器在井下传送带中的实践应用
煤矿井下带式运输机的主要工作任务是实现远距离物料的运输，以确保煤炭运输过程中的连续性。高压变频技术的应用可以实现皮带机电机的软启动目的，进一步保证带式运输机的平稳启动和稳定运输。相关技术研究表明，高压变频器的应用可以实现带式运输机能源利用率的92%，是非常值得推广的一项节能技术。
结语
总而言之，随着经济的快速发展，在发展的同时，需要注意节能和减少浪费现象。在开采煤矿过程中，应当大力降低设备以及电力等等成本浪费，所以，应用变频器可以加强煤矿机电设备的灵敏度，也能减少设备浪费，同时也提高了煤矿机电设备的性能，从而保证矿井工作质量和工作水平，降低了煤炭行业所需的成本，真正促进我国资源持续发展。
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论文作者:郑鹏程
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/13
标签：变频器论文; 高压论文; 煤矿论文; 机电设备论文; 功率论文; 通风机论文; 负载论文; 《电力设备》2019年第3期论文;