四川达竹煤电(集团)有限责任公司金刚煤矿四川达竹635018
摘要：高压变频器是煤矿机电设备中的重要部分，在节约电能、延长机电设备使用寿命、提高生产质量上具有重要作用。下面，本文从变频器工作原理出发，总结煤矿机电设备中高压变频器的选型和应用。
关键词：煤矿；机电设备；高压变频器；选型；应用
当前，煤矿企业多使用高压变频器，能推动煤矿企业生产，减少能源消耗。但是，我国多数高压电机的启动方式、调压方式比较落后，造成电能浪费，阻碍企业发展。因此，加强对高压变频器的选型非常重要，现从以下几点探讨。
1.变频器的工作原理
变频器是变电转换装置，其原理是通过对半导体原件的控制，将电压、频率不变的交流电转变为能自动调节的交流电。现阶段所使用的变频器原理是先将交流电转变为直流电，随后再转变成交流电，且频率、电压是能控制的。一般情况下，多将能驱动1KV以上的变频器定义为高压变频器，拓扑类型、结构相对较多，但原理、功能基本相似。高压变频器的工作原理是串联大量低压单位，以提高输出电压。为满足等级不同电压的输出需求，各低压单位的供电都来源于变压器的二次线圈，与此同时，器件的耐压性也不受任何限制[1]。
2.煤矿机电设备中高压变频器的选型
为保证高压变频器在煤矿机电设备中的应用效果，要基于实际情况，认真、严谨的对变频器进行选择，并在日常操作中按相关规定进行操作，以保证工作质量，预防安全隐患。
2.1按功率选型
在对高压变频器的功率进行选择时要格外注意这样几点：第一点，当变频和电机的功率相同时，能促进变频器高效运行；第二点，当变频器、电动机的功率不同时，要尽可能的保证相应变频器功率和电动机相符，并增强其实际的功率；第三点，对于频繁启动、重新启动的电动机而言，要选择功率比较高的变频器，便于安全运行相应设备；第四点，测试相应设备时，如果电动机还残留功率，要选择功率小于电动机的变频器，但要注意瞬时的电流是否影响电流的保护动作；第五点，若电动机功率不同于变频器，要适当调节节能程序，以实现节能目标。
2.2按控制方式选型
变频调速控制系统包括闭环控制、开环控制两种，由高压变频器、异步电动机共同组成。其中，闭环控制由通用变频器、传感器组成，多用于需要控制温度、速度、位置、流量等参数的场合[2]；开环控制则由功能普通的高压变频器、传感器组成。和闭环控制方式相比，开环控制方式具有运行可靠、结构简单的优势，但是，开环控制方式的动态响应、调速精度不好，特别是低速区域，该现象更为明显，且对适用场合的要求也比较高。通用变频器使用期间，也就是对速度传感器矢量进行控制时，通常要将传感器安到异步电动机中，并将输入量输入变频器中，从而形成闭环系统。无论是哪方面，该方式都是一种科学的调试方式，输出范围也在规定范围内。从系统的性能、动态响应来讲，也符合相关的使用要求，但对于适用场合的精准度有着特殊要求。
2.3按负载类型选型
在对高压变频器进行选择时，多基于负载特征进行，由于每个变频器是不同的，负载、转距速度也大不相同。从生产机械特性上看，多将变频器分为恒功率负载、恒转距负载、降转距负载、水泵。在情况比较特殊时，通用变频器多适用于不同负载[3]。但研究显示，通过对恒功率负载的控制，能满足U/f控制需求。由此可见，无论是何种类型的高压变频器，都有着属于自己的适用环境和特征，在使用高压变频器前，要深入了解变频器的适用环境、优势，若胡乱使用，将造成严重影响。
3.煤矿机电设备中高压变频器的应用
3.1在采煤机中的应用
一般来讲，采煤机的工作环境相对恶劣，运作期间易受各因素影响，如水、粉尘等，和采煤机工作环境相矛盾的是自身结构，在PLC、监测系统、计算机控制系统的配合下，能将自动化操作变成可能。随着近年对交流变频采煤技术的研究，采煤机的变频调速系统已从以往的一拖二转变成当前的一拖一，现阶段，我国采煤机最大功率是220kW，电压是380V，不但能在额定转速下对采煤机进行调解，还能通过变频调速器的使用，为采煤机提供安全、稳定的工作环境。与此同时，还能智能化的选择和调节运转速度，预防熄火时溜车、滑车现象的出现。此外，高压变频器在采煤机中的应用，还能灵活使用相应设备，减少人力、物力和财力，提高工作效率[4]。
3.2在皮带传输机中的应用
皮带从静止到运行，或运行到停止会产生大量弹性能，若得不到及时、有效的控制，将缩短皮带的使用时间，甚至造成皮带断裂。而高雅变频器的使用，能更好改善该现象，在皮带运输机上安装高压变频器，相当于它安装软启动装置，这样不但能科学、合理的把控皮带驱动过程，还能缓慢释放积极弹性能，从根本上规避皮带事故的发生。另外，高压变频器的应用，能减轻对皮带传输机各零件的磨损度，保护驱动电机，减少设备的维护和维修费用。若皮带传输机上部存在变频器，就会在非满载情况下降低功率因数，造成电能浪费，而变频器的安装能提高运输机频率，减少电能消耗。
3.3在通风机中的应用
通风机是煤矿机电设备的主要设备，发挥着重要作用。要想保证机电设备安全运行，提高生产率，就必须具备通风机，并每天24小时的运行。由于通风设备是矿井的呼吸系统，随着开采量的增加，巷道的变长，为保证风量正常，就要不断加大井下风压，间接加大通风机功率，增加耗电量。若主扇风机使用的是直接启动形式，不但会威胁到风机的运行，还会烧毁电动机，发生原因和主扇风机启动时电流过大相关。然而，在通风机中使用高压变频器，就能很好的解决该问题，变频软启动就会自行停止、启动，减少对电网带来的损害[5]。此外，变频通风机的使用，还能保证通风机匀速运作，减轻运行期间的机械强度、冲击力，延长通风机的使用时间，保证通风机安全运行。
3.4在提升设备中的应用
矿井中的提升设备是人员、物料的升降装置，也是矿井运行期间消耗电能的主要设施，操作安全性和整个矿井运行有着直接关系。通过在提升设备上安装高压变频器，能提升设备安全性，改善精准度，与此同时，还能减少提升设备的维修次数和费用。在节能降耗上，当绞车处于提升状态时，多处于恒转距负载，这种情况下，变频器能通过调速作用改善电机的转动速度，实现节能目标。当绞车处于下降状态时，电机会因为设备的降低而发电，这时的变频器就能将电能返至电网，从而发挥节能效能。
4.小结
综上所述，高压变频器在煤矿机电设备中的应用关键是合理选择变频器，为保证变频器安全、高效的运行，并实现节能目标，可依据功率、负载类型、控制方式进行选择。与此同时，还要根据矿井的运行现状，将变频器用于提升设备、采煤机、通风机、皮带传输机上，以减少能源消耗，提高煤矿企业的社会效益。
参考文献：
[1]冯璐.煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用[J].机电工程技术,2016,14(1):123-124,137.
[2]赵冬,李德华,崔成锐,等.煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用[J].商品与质量,2016,39(28):214-214,215.
[3]李欣.煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用[J].机械管理开发,2017,32(10):50-51.
[4]王亮.煤矿机电设备中高压变频器的应用与选型[J].科技传播,2014,28(21):117-117,119.
[5]赵兴来,訾建新.煤矿机电设备中高压变频器的应用与选型[J].内蒙古煤炭经济,2013,17(5):87-88.