罗海安：变频调速技术在煤矿机电领域的节能作用单位：右江矿务局州景矿 近年来，随着电子技术、计算机技术、自动掌握技术、大功率输出技术的快速进展，沟通电机变频调速技术取得了突破性的进步，成为当今节电和改善环境、推动技术进步的一种主要手段，已成为一种必定的进展趋势。变频调速技术以其优异的调速和起动、制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，多种人性化爱护，广泛的适用范围及其他很多优点而被国内外公认为是最有进展前途的调速方式。 众所周知，煤炭企业是耗电大户，其电耗本钱占其生产本钱相当大的比例，其中通风、提升、压气、排水等设备的电能消耗占总能耗2/3以上，但是有很大一局部电能是白白铺张掉的。由于企业在最初进展设备的设计、选型时，都是按最大生产需求量来确定的， 而实际应用中大多数时候达不到最大生产力量，又因生产工艺的需要，运行中往往要转变风量等参数，而目前多数采纳档板或阀门来调整。虽然方法简洁，但实质是人为增加阻力的方法，致使设备不能在最正确工况区域内运行。因此铺张大量电能，属不经济的调整方式。特殊是水泵、风机等流体类负载，平均运转效率只有2050，假如能将效率提高到95以上: 就可节省2050的电费。所以说: 煤炭企业的节电潜力是很大的。在当前建立节省型社会的大格局下，节能降耗业已成为企业降低生产本钱、提高产品质量，实现科学进展的必由之路。利用变频调速技术对煤矿企业现有设备进展技术改造，完全能到达改善工况点、提高效率、节约电费的目的，具有乐观的意义。 一、变频调速技术的原理 沟通变频调速技术是微机技术、电力电子技术和电机传动技术的综合应用，是强弱电混合、机电一体的综合性技术。其实质是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能掌握装置，其根本原理是通过整流桥将工频沟通电压变为直流电压， 再由逆变器转换为频率、电压可调的沟通电压作为沟通电机的驱动电源，使电动机获得无级调速所需的电压和电流，是一种无附加转差损耗的高效调速方式之一。变频调速技术之所以在能源危机中应运而生，就是由于它能依据电机负载的变化实现自动、平滑的增速、减速， 从而大幅度提高工作效率。 从理论上我们可知，电机的转速 N与供电频率 f 有以下关系：260fn = （1 s）q其中： q 电机极数S转差率由公式可知，转速 n 与频率 f 成正比，假如不转变电动机的极数，只要转变频率 f 即可转变电动机的转速，当频率 f 在 050Hz的范围内变化时，电动机转速调整范围就特别宽。变频调速技术就是这样通过转变电动机的供电电源频率，从而实现速度调整的，是一种抱负的高效率、高性能的调速手段。二、变频调速技术的使用案例以右江矿务局州景矿现用的的BD6NO17型对旋轴流式风机（1102KW，湘潭平安电气集团有限公司出品）使用INVT-P9-110T4型变频调速器前后为例来说明。INVT变频器采纳西门子IGBT作为主回路功率器件，由微处理器实现全数字化掌握，可满意设备实际运行中的各种特别要求，并且可以设置多种参数以满意设备在不同工况下运行的需要。 我们知道，在矿井开采的不同阶段，随着开采和掘进的不断延长，巷道延长，尽管风量根本不变，但井下所需的风压要求却不断增加，风机需用功率也随之增加。而风机是按最大用风量设计的，一般状况下用风量都大大低于风机的额定流量，多余的风只能采纳放风或人为增加阻力（如安装风门限流等） 的方式满意生产需要。而且，风机的起动、运行由自耦降压起动柜掌握。自耦降压起动柜是通过内置的自耦变压器降压以到达降低电动机起动电流的目的，对供电网络的波动较大。这种传统供风方法的缺点是电能铺张严峻，调整精度差。在改造过程中，我们使用变频调速器替换了原来的自耦降压起动柜，通过正弦波PWM【PWM 是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)的缩写，是按肯定规律转变脉冲列的脉冲宽度，以调整输出量和波形，获得按正弦包络电压波形输出值的一种调值方式】方式在0.150Hz的频率范围内掌握电动机的加、减速及起动、运转，使电动机的起动、运行更加趋于平稳，对供电网络的影响也最小，真正实现了无极调速。 改造后的通风系统有如下优点： 1、任意调整供电频率来转变风机电机转速，从而满意生产用风量，不需放风，而且增加了调整精度。如风机额定风量为3680m3/min，而现阶段矿井需要风量为2564 m3/min，为额定风量的69.7。为此，我们将风机工作频率设定为35Hz，通过降低风机的供电电压频率到达削减风机转速，从而减小风量的目的。2、节约了电能。电能消耗较之去年同比削减了66。从流体力学原理可知，风机的风量Q与电机转速n及电机功率P、节电率N的关系如下表： 频率f 转速n% 风量Q 压力H% 轴功率P% 节电率N%=100-P%50 100 100 100 100 045 90 90 81 72.9 2740 80 80 64 51.2 4935 70 70 49 34.3 6630 60 60 36 21.6 7825 50 50 25 12.5 87 由上表可知，当风机转速下降时，电动机的功率快速降低，如风量下降到 80，转速亦下降到 80时，则轴功率下降到额定值的 51.2；若风量下降到 50，则轴功率将下降到额定值的 12.5，其节电潜力特别大。主扇风机月电耗节约计算过程如下： 节约电能K=电动机额定输入功率省电率2430（kWh） 110266%2430=104544（kWh） 以工业用电0.38元/ kWh计算,可节支0.38104544=39726元。购置一套INVT-P9-110T4变频调速器费用大约10万元，投入使用后3个月时间即可收回投资。因此该技术值得在矿井通风系统推广使用，并且可以在矿井的其它动力系统推广使用。 实践证明，采纳变频调速掌握从而实现节电是有效的、唯一的途径。变频器用于风机、水泵等流体类设备驱动掌握场合取得了显著的节电效果，是一种抱负的调速掌握方式。既提高了设备效率，又满意了生产工艺要求，并且因此而大大削减了设备维护、修理费用，还降低了停产检修周期。直接和间接经济效益非常明显，设备一次性投资通常可以在12个月的生产中全部收回。 三、变频调速技术的优点1、宽电网电压：20%电网电压，可沉着应付不同的电网状况。2、软启动功能， 削减了设备起动时大电流对电网的浪涌冲击和机械冲击。利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开头，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，加、减速过程平滑，爱护了电机，降低电机维护费用。3、降低电机噪音及机械震惊。低速时，电机的转矩加大，运转更稳定、不共振、温升低，可延长设备使用寿命。4、输入谐波小，高功率因数。5、具有完善、牢靠、人性化的爱护功能，如电动机过载爱护，瞬时过流、过载爱护，过压失速爱护，电流限幅爱护，自动转矩补偿爱护等，有效地爱护供电、配电设备和电机安全运行。6、效率高，无附加转差损耗，调速范围大、精度高、无级调速。7、故障率低。低故障率可节约设备检修、维护费用。8、改造工艺简洁。可利用原有异步电动机对旧设备进展技术改造，它既保存了原有电动机，具有改造简洁、牢靠、耐用，维护便利的优点，既能到达节电的显著效果，又能保持恒压力的工艺需求，还能减小机械磨损。四、变频调速技术在煤矿企业的进展前景 煤矿企业可以使用变频调速技术的设备许多，如通风机、空气压缩机、水泵、提升绞车、牵引电机车等，利用变频调速技术对煤炭企业现有设备进展技术改造，完全能实现改善工况点、提高效率、节约电能的目的。目前，右江矿务局州景矿的主扇风机变频调速技术已经成熟，下一步，将逐步在主排水泵、井下牵引电机车等设备中引入变频调速技术并将在全局各矿井中推广使用。 右江矿务局州景矿 随着科学技术的不断进步，沟通电动机变频调速技术已日趋完善，在煤矿企业技术改造和产品更新换代及在节能和实现生产过程自动化方面都取得了明显的效果。因此，必需坚持科技兴煤、科技兴安，乐观推广先进的沟通变频调速技术，用先进的设备武装、改造煤矿等传统产业，促进煤矿企业的科学理性，极速进展，打造真正意义上的现代化、本质安全型煤矿。