煤矿机电设备变频器选择分析论文

时间:2018-09-27 机电毕业论文 我要投稿

  煤矿企业要想解决机电设备高效运行过程中的节能问题,必须应用变频器这一控制调整设备。本文通过探讨煤矿机电设备变频器的选择,致力于寻找既可满足机电设备运行需求、又可有效控制投入成本的策略。

  1煤矿机电设备的工作特点

  (1)结构容量大、运行电压高,例如采煤机、提升机、通风机等,都属于重型的大功率设备。(2)设备运行环境差。在煤矿井下工作过程中,大部分机电设备长期处于高温、潮湿、阴暗、狭小的环境,对设备使用寿命产生负面影响。(3)维修保养不便。受制于工作环境的恶劣以及施工活动的持续性,相关人员无法实现对机电设备的日常维护和监督管理。此时,一旦设备发生故障损坏,就必须要上井进行长周期的全面维修。(4)设备需求较为特殊。受制于工作环境的特殊性,煤矿机电设备的运行状态往往受到瓦斯等级、煤层特点、潮湿环境、电流等多方面的影响,对其配套设备的质量安全提出了更高的要求。(5)设备种类多。由于煤矿井下工作具有很强的综合性和长期性,涉及的设备在功能上具有很强的全面性,例如支护设备、采掘设备、电气设备、通信设备、安保设备、通风设备、排水设备等[1]。

  2煤矿机电设备中变频器的选择策略

  2.1从控制方式选择。现阶段,煤矿机电设备调速控制系统主要有两种,一种为闭环控制系统、一种为开环控制系统。闭环控制系统由含有PID控制模块的变频器和可实现优速矢量控制的传感器两个结构部分构成,主要参与煤矿设备压力负荷、工作速率、运行温度等方面的控制调整;开环控制系统由含有基础控制能力的高压变频器和可实现无速矢量控制的传感器两个结构部分构成,主要参与煤矿设备运行时间、标准温度点等无反馈参数的控制响应。闭环控制系统与开环控制系统相比,前者具有对设备参数的反馈能力,且会根据设备的参数情况对设备运行状态做出一定量的调整,进而使其逐渐达成期望值与输出值的统一;后者则相反,只能对煤矿机电设备进行无反馈、单向性的控制反映,但其受外部环境的干扰影响也相对较少,不会造成设备运行状态的变化。据此,在实际的选择过程中,应明确煤矿机电设备的具体控制需求,若需要动态性、高精度的控制调整,首选基于闭环控制系统的变频器;若需要对设备执行人为干预或单纯监控,则首选基于开环控制系统的变频器。2.2从运行功率选择。(1)若煤矿机电设备对象具有启闭频繁、工作持续性强、运行负荷量大等特点,为了保证设备功能作用的安全性和稳定性,应尽量选择大功率的变频器设备,以免设备在启闭的过程中产生较大的电流电压波动,造成变频器设备的损坏。(2)若煤矿机电设备的实际运行功率逐渐增大,且超过了变频器承受的阈值范围,应立即对变频器进行程序重设和功能调节,或选择应用更大功率的变频器设备,以达到变频器运行能力与设备电动机运行需求的吻合,进而降低电能的消耗量级。(3)如果变频器的功率分级标准与煤矿机电设备的功率分级标准存在较大出入,应进一步对变频器的实际功率值进行检测,并将变频器与机电设备的运行功率统一为瓦特,以此保证变频器与机电设备的功率接近,变频器功率略大于机电功率。(4)煤矿机电设备电动机在运行过程中会产生大量的无用功率,为了达到节能效果,应尽量选择变频调整比率较小的设备。同时,还应重视机电设备电动机在超负荷运行时可能达到的瞬间电流峰值,进而保证变频器具有较高水平的弹性荷载能力[2]。2.3从负载类型选择。不同高压变频器的转矩、荷载能力、负载速度各不相同,因此,必须进行细致化的分析选择。目前,常见的变频器设备根据机械特性差异分为风机转矩负载变频器、水泵变频器、恒转矩负载变频器和恒功率负载变频器四种。通常,风机类变频器和水泵类变频器的负载能力较低,其转矩运行速度与实际负载量呈负相关,但相对价格较低。所以,若煤矿机电设备对变频器过载能力没有较高要求,可将这两种变频器作为降低投入成本的主要选择。恒转矩变频器转矩稳定性较高,但缺乏动态性能和精调整能力,故可应用于搅拌机、传送带、提升机等运作持续性、功率波动较小的机电设备。恒功率变频器具有保持设备状态持续稳定的特点,即可在一定转速范围内实现功率的恒定,这就需要高精度的控制调整能力支持。同时,由于转速随负载量变化而变化,所以恒功率变频器还具有动态性能强、转速输出频率高的特点,可满足大功率、重型设备的工作需求。但恒功率变频器价格高昂,所以选择时应充分考虑性价比。

  3总结

  通过分析煤矿机电设备运行的环境条件、负荷状态等因素,了解不同机电设备的运行需求,进而做出科学合理的变频器选择策略,能有效提升煤矿机电设备的整体性能,降低成本、资源的消耗,实现煤矿企业的可持续发展。

  参考文献:

  [1]李耀,等.变频器在煤矿矿区机电设备中的应用策略分析[J].黑龙江科技信息,2016,(26):90.

  [2]杨生荣.变频器在煤矿机电设备中的应用与选择[J].内蒙古煤炭经济,2014,(9):3,5.

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