摘要：变频调速技术是一件非常新颖的科学技术，在各大领域都得到了广泛的应用，同时也获得了很好的效果。本文主要对变频调速技术在煤炭机电领域中的应用进行了研究，并围绕变频调速的原理与优势，以及煤炭机电领域变频调速技术研究进行阐述。
关键词：变频调速；煤炭机电；运用研究
引言：目前，从煤炭机电的整个行情来看，电能无疑是这个行业能持续发展下去的最基本的保障，几乎每年该行业都会消耗掉很多的电能，因此，用电支出成为了该行业的一项最大的开支。为了节省这部分的重大支出，煤炭机电行业就不得不求改变，这个时候变频调速技术应运而生，将该项技术运用到各种机电设备中，各种设备的耗电量比以往下降很多。所以，该项技术在煤炭机电行业越来越受到重视。
一、变频调速在煤炭机电行业中应用的具体原理
在当前的煤炭机电这个行业中，电动机是极其重要的一种机电工具。在电动机的实际工作中往往会涉及到对电动机频率的调控。在电动机中融入了变频调速这种技术后，电动机频率便能实现完全自动化、智能化的有效调控。这让电动机调速的实际效率得以大大提升。同时，整个煤炭机电业的工作效率也得到极大的提升。
为了阐释变频调速的根本原理，本文决定用分析数学公式的方法来阐明。变频调速的是公式：n=120f/c（1-H）。在这项基本公式中，字母c代表的是转速级数，字母H代表的是转差率，字母f代表的是交流电频率，字母n代表的是转子转速。通过这些基本公式可以明显得出：交流电频率越高，转子转速也越高，交流电频率越低，转子转速也就越低，两者是明显的正比例关系。事实证明：当交流电的实际频率处在0赫兹到50赫兹之间的时候，电动机可以做最大范围的转速调整。简而言之，变频调速的本质就是把实际频率加以改变从而达到频率改变的目的。
二、变频调速技术的使用案例
这里对象为某煤矿所用的FBCDZ-8-N020B型对旋轴流式风机（2×10kW），在使用ACS510-110kW/380V型变频调速器以后进行前后对比分析。其中，对于ABB变频器来说，主回路功率器件为西门子IGBT，全数字化控制由微处理器实现，这样实际运行中的各种特殊要求就能得以满足，并且可以通过不同参数设置来满足不同工况需要。
经过对于变频调速器替换了原来的自耦降压起动，在按照一定规律的改变脉冲列的脉冲宽度，即正弦波PWM来调节出量和波形。这样可以在在0.1-50Hz的频率范围内控制电动机的加、减速及运转、启动，这样能更好使得起动、运行更加平稳，真正实现了无极调速，供电网络的影响也最小。
分析改造后通风系统如下：首先，不需放风，而且增加了调节精度，改变风机电机转速通过任意调节供电频率，同时使得调节精度有所提高。比如，现阶段矿井需要风量为2564m3/min，而风机额定风量为3680m3/min，这样就能有效降低风机的供电电压频率，设定风机工作频率为35Hz，使得减小风量成为可能。其次，电能得以节省，与去年同样情况相比，电能节省了大约66%左右。
电动机的功率随着风机转速下降而迅速下降，当风量下降到80%左右时，转速也相应下降到80%左右，对于轴功率则能节省51％左右；当考虑风量下降到50％后，轴功率则下降到额定值的12.5％，这样就表现出巨大的节能潜力，其中，对于节省的主扇风机月电耗计算如下：
节省电能K=电动机额定输入功率×省电率×24×30（kWh）=110×2×66%×24×30=104544kW•h
可以看出，上述公式可以节约工业用电大约4万元，再加上投入10万元的ABB-ACS510变频调速器，基本上可收回资本的时间为3个月，所以此项技术在矿井企业的通风系统中值得推广。
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三、煤炭机电行业变频调速技术的研究
3.1风机设备变频调速技术的改造研究
在设计时风机的选型一般是以最大风量作为参考的，日常工作中矿井的用风量往往要比额定流量小很多，多出的风量只能通过自然防风或者是人为阻挡等方法进行限制，以便于为矿井的正常生产创造有力的条件。可是，这样的方式会耗费大量的电能，而且调节控制的精度没办法掌控。因此就需要变频调节技术来兑风量进行调控。
3.2煤矿矿井提升设备的变频调速技术改造研究
由于矿井提升设备的针对者主要是矿石、矿井相关人员和井下设备等，因此，其所承受的重量就很高。而煤矿中的提升设备对电气传动的要求还是比较高的，因为电气设备的传动功能现快速的正反向运转，制动与启动能力一定要精确。但是目前我国所使用的直流传动系统装置都存在着或大或小的缺陷，要是无法实现精确的制动或调速，维修的工作量会非常巨大。可是中小型的煤矿企业又经常使用交流电电气传动系统，其基本的运行原理是利用电动机的转子对电阻进行转换，以此来达到调速的目的。但这种方式调速时，其性能很差，电动机转子在工作中会消耗大量的电能，从而出现无法忍受的浪费现象。因此，通过变频调速技术对煤炭矿井的设备进行改造升级已经到来刻不容缓的地步。针对煤炭矿井的特点，一般会用到一下两种方案进行改，第一两象限变频器调速制动方案；第二四象限能量回馈型高压变频器调速方案。虽然这两种方案都有效果，但在功能上还是有所不同的。目前主要是以矿用的提升装置的不同来归类。两象限变频器调速制动方案一般用于提高平行轴双绞筒提升机的作用，而对于经常发生负力的单绞筒提升机，一般会选择四象限能量回馈型高压变频器调速的方法
四、变频器运行的可靠性
有专业人员曾通过大量的调查研究发现，温度会在很大程度上影响到变频器运行的可靠性。如果变频器有着较大的功率，那么往往将空气冷却的方法应用过来，也就是将换气扇合理安装于顶部，这样就可以更好的进行换气，向室外排放柜内的热空气，对不断恶化的装置环境进行有效的改善；因为变频器是完全封闭的，需要控制其内部温度在502摄氏度以下，但是对于南方的夏季，往往计较炎热，温度通常会在50摄氏度以上，要想保证变频器能够正常可靠的运行，就需要采取一系列的降温设备，如空调等等，但是这些外部设备的应用，虽然在较短时间内对温度进行降低，却会对正常通风产生影响，并且室内噪声也会得到较大程度的增加，一次这种措施是不够合理和科学的。因此，我们就需要结合具体情况，合理安排空冷的位置，最好将管道式通风装置应用到柜顶，这样就可以向室外直接排放室内的热空气。
通过上文的叙述我们可以得知，随着时代的发展和社会经济的进步，社会的电力需求越来越大，电力系统运行的稳定性和安全性将会对人们的日常生活和工作以及国家的长治久安产生直接的影响，针对这种情况，就需要不断的改善和完善电力系统，更好的服务于人们生活和社会发展。而且，通过大量的实践研究表面，将变频调速技术应用到电机拖动中，具有一系列的优质和价值，可以对电力系统的安全稳定运行起到保障作用，相关的工作人员需要不断努力，革新技术，总结经验，将变频调速技术更好的应用到电机拖动中。
结束语：
综上所述，变频调速技术在煤炭机电领域的应用越来越广泛，可是目前还是有很多的技术与经济方面的问题有待去解决，所以，未来的发展空间也将是空前巨大的。因此，我国的煤炭企业要加快变频调速技术的研究，根据矿井的特点，制定出有针对性的变频调速机电设备，从而为我国的煤炭机电事业做出应有的贡献。
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论文作者:苑照军,杨金鑫,郭玉龙
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
标签：机电论文; 变频调速论文; 煤炭论文; 技术论文; 电动机论文; 矿井论文; 风量论文; 《电力设备》2019年第1期论文;