1、变频调速技术在矿山中的应用摘要：矿山按产品类型可分为煤矿、金属矿和非金属等;按采掘方式可分为露天开采矿山和地下开采矿山两大类。本文主要先容变频调速器在金属矿山中的应用的目前状况和应用远景，对煤矿亦有参考价值，由于露天煤矿和露天金属矿开采方式和生产设备基本相同，地下矿山除需要考虑设备的防爆新题目外，大部分生产设备也和金属矿大同小异。露天采矿和地下采矿所用的生产设备有很大不同。Abstrct:The products can be divided into mine coal, ore type and nonmetal, etc.; According to the way of mining
2、can be divided into the mines and underground mines two kinds big. This paper mainly bear with frequency conversion governor in metal mines, the application of the present situation and application prospect for coal mine also has reference value, because open coal mine and open-air ore mining and pr
3、oduction equipment basic same way, underground mining in addition to need to consider the explosion-proof new questions the equipment, most production equipment and metallic ores also very much the same. The mining and underground mining the use of the production equipment is quite different.0 前言露天矿
4、山是以大型设备为主要特征，要求优良的电气传动系统，以保证这些大型设备的高效率运行。露天矿山的这些大型设备包括用于穿孔的牙轮钻机，用于装载矿、岩石的电铲(挖掘机)，用于运输矿、岩石的大型汽车等。它们都要求电气传动系统具有良好的调速性能，目前这些大型设备大多采用直流调速传动系统。地下矿山的生产较露天矿山复杂。由于井下生产的空间窄小，使生产设备环境湿润、阴暗，粉尘大、噪音大、振动大、并有塌方的危险，工作条件十分恶劣。因此，井下生产设备的体积受限，这些设备以小型化为主，体积小、重量轻，对电气传动的要求不高。但提升、排水、透风、压气等固定设备是地下矿山的要害部分，也是耗电大户，因此，这些设备的平安运行和
5、节能就显得至关重要。根据我们多年来从事矿山电气传动的经验及在矿山进行变频调速的应用实践，我以为，在矿山应用变频调速技术对于进步矿山生产设备的效率，节约电能都是至关重要的。但遗憾的是在矿山应用变频调速技术还很不普遍，除了因变频器的投资新题目外，和人们对变频器的熟悉不夠有关，也和不能正确了解矿山设备对变频器的非凡要求、不能正确地应用变频器、因此所带来的负面影响有很大关系。本文主要先容目前矿山应用变频器的状况，矿山设备对电气传动的非凡要求，以及如何正确地选用变频器等。1 变频器在露天矿山设备中的应用1.1 电铲电铲用于装载矿岩，其工作条件非常恶劣，非凡是在爆破不好的情况下挖根底作业，经常出现过大的冲
6、击载荷，甚至堵转。因此，电铲对电气传动系统就有较高的要求摘要:要求电气传动系统的机械特性曲线的包络面积大，有足够的有用功率;要求有良好的调速性能，能四象限运行，能快速地进行加、减速和反转，动态响应速度快;要求系统制动性能好，并能回收能量;要求系统运行可靠，维修方便等。由于电铲对电气传动系统的这些非凡要求，所以，我国电铲目前应用的电气传动系统主要还是直流传动系统。实践证实，交流变频调速电铲和前两种直流调速电铲相比，具有节约电能、调速性能好、可靠性高、维护量小、生产效率高、功率因数高(0.95 以上) 等优点，是公认的电铲电气传动系统的发展方向。1.2 变频器在牙轮钻机中的应用牙轮钻机是露天矿山、
7、尤其是大型露天矿山的主要穿孔设备。为使牙轮钻机在不同的岩层中都能保持较佳的钻进状态，要求钻机的回转机构能根据岩层的性质进行无级调速。钻机的提升/行走机构也需要无级调速。目前，牙轮钻机的回转机构和提升/ 行走机构一般都是直流电动机传动。主要有三种调速装置：(1)采用晶闸管直流调速装置的牙轮钻机有摘要:YZ-55，YZ-35 和 YZ-12 型 ;(2)采用大功率磁放大器调速装置的有 KY-250 型牙轮钻机和从美国进口的 45R 型牙轮钻机 ;(3)采用直流发电机组调速装置的有从美国进口的 60R 型牙轮钻机。牙轮钻机上应用变频调速技术不仅是为了节能，更重要的是为了进步钻机的生产效率，降低维修工
8、作量。回转机构电动机安装在钻杆的顶端，工作条件异常恶劣，以往使用的直流电动机经常损坏，维修工作量大，影响牙轮钻机的正常作业和效率的进步。因此采用坚固耐用的交流鼠笼型电动机代替直流电动机，用变频调速装置代替直流调速装置，就成为人们公认的牙轮钻机电气传动的发展方向。在牙轮钻机上应用变频调速技术的难点在于摘要:钻机的转机构等对调速装的性能要求高，由于由于岩层地质条件的不同，钻机在钻进工作时有可能被卡钻，使回转机构堵转，这就要求调速装置的,机械特性曲线具有挖土机特性，并具有立即反转和立即重新起动、钻进功能;牙轮钻机振动大，对调速设备的防振要求高。变频调速在牙轮钻机中的应用首先是由美国 B-E 公司在
9、55R 型牙轮钻机上应用。我国矿山的牙轮钻机的变频调速还在开发试验之中，尚未在推广应用。1.3 电动轮汽车的电气传动目前，大型露天矿山的运输主要是采用无轨运输，而主要运输设备是大型汽车，非凡是电动轮汽车成为了大型露天矿山的主要运输设备。这是由于电气传动比机械传动有更多的优点。如调速性能好，响应速度快，调速平滑无冲击;可实现恒功率调节，能充分利用柴油发动机的功率，耗油少;制动平安，牵引特性好等。目前，世界各国大型露天矿，包括我国的大型露天矿都普遍采用电动轮汽车。我国自 1975 年以来，引进了不少电动轮汽车，并成功研制开发了 SF3102 型 100t 和 LN-3100 型 108t 电动轮汽
10、车，和美国 Unit Rig 公司合作制造了 MARK-36 型 154t 电动轮汽车。电动轮汽车的电气传动系统主要有柴油发动机带动的直流发电机-直流电动机系统和柴油发动机带动的交流发电机- 交流电动机系统，它通过控制发电机的励磁来控制电动机的转速。随着变频调速技术的发展，人们也在探索将变频调速技术应用于电动轮汽车电气传动的可能性。但目前尚未见到成功的先例。不过，作为大型露天矿山的主要运输设备的电动轮汽车，人们会继续努力，探究将变频调速技术应用于电动轮汽车，以进一步改善其调速性能，进步其运输能力。2 变频器在地下矿山中的应用2.1 变频调速技术在矿井提升机中的应用矿井提升机是地下矿山运输的主要
11、设备。它是用一定的装备沿井筒运出矿石、废石、升降职员及材料、设备等运输环节。矿井提升设备按井筒倾角可分为竖井提升设备和斜井提升设备;按提升容器可分为罐笼提升机和箕斗提升机等 ;按提用途可分为主提升机( 专们或主性提升矿石，一般称为主井提升机)，副井提升机( 提升废石、升降职员、运送材料和设备等，一般称为副井提升机)和辅助提升机( 如天井电梯、检验提升等 )。矿井提升是地下矿山生产的咽喉，所以，无论哪种提升机，对电气传动的要求都很高，由于电气传动系统性能的优劣，可靠性的高低，都直接关系到矿山生产的效率和矿山生产的正常进行。对矿井提升机电气传动系统的要求是摘要:有良好的调速性能，调速精度高，四象限
12、运行，能快速进行正、反转运行，动态响应速度快，有正确的制动和定位功能，可靠性要求高等。将变频调速技术应用于矿井提升机是矿井提升机电气传动系统的发展方向。我国已有几台大型矿井提升机采用交- 交变频调速系统，取得了很好的效果，但其缺点是功率因数不高，谐波大，需加谐波和功率因数补偿装置。随着变频调速技术的发展，交-直- 交电压型变频调速技术已开始在矿井提升机中应用。例如国外已有矿山将有源前端三电平变频器应用于矿井提升机上，据先容，采用这种变频调速的交流提升机可以克服直流调速系统和交-交变频调速系统的缺点，是提升机电气传动的发展方向。对于小型交流提升机已有成功应用变频器的实例，如山东风光电子有限公司和
13、东营市东萃科技有限公司合作开发的变频器，成功地应用于山东宁阳县华宁煤矿的 380V,180kw 的交流提升机上。2.2 变频调速技术在空压机中的应用空气压缩机是地下矿山生产的重要设备之一，它生产压缩空气，用以带动风动凿岩机、风动装岩机等设备以及其它风动工具，其耗电量在矿山总耗,电量中占有相当大的比重。深进分析空气压缩机的电能消耗情况，找出节能潜力，实现空气压缩机的节能运行，将会降低矿山生产本钱，进步其经济效益。(1) 据统计，压缩机组 75%负荷运行率为 41%，50%负荷运行率为 14%。无论空气压缩机是处于 75%、50%还是空载运转状态，管网压力较正常供气压力要高，井下用气量很显然要小于
14、供气量，而这时各台空气压缩机仍然全速生产压缩空气，带来了不必要的电能浪费。(2) 节精度低，在某一进风量工作状态下压力波动大，非凡在生产用风量变化频繁时期内(用风量大且变化频繁)，不能稳定风压;空压机恒压自动控制变频调速系统可实现对 5#空压机和 6#空压机的轮换控制。5#空压机和 6#空压机均可由新老两套系统拖动，这样做有两个目的摘要:伒 5#空压机出现故障需要检验时，新系统可迅速切换到 6#机，以进步恒压控制变频调速系统的利用率;当新系统出现故障需要停车检验时，能够很快地投进老系统运行，不致于影响正常生产;当管网压力超出恒压调节范围时，系统发出增开或者减开一台空压机。系统于 1999 年
15、4 月 2 日在凡口铅锌矿通过了验收，正式移交生产使用，系统运行十分正常，满足了生产的需要，达到了预期的目的。本系统的目的是为了节能，根据广州金粤节能服务站对本系统做的节能测试摘要:采用本空气压缩机恒压控制变频调速系统均匀天天节电量 2226kWh。按照年工作日 330 天计，则采用恒压控制变频调速系统每年可节电734629kWh，按照凡口铅锌矿现行电价 0.7 元/kWh 计，每年可节约电费 51.42 万元。本系统总共投资 98 万元，两年内即可收回全部投资。本系统应用的成功为活塞式空气压缩机的节能运行提供了重要的新手段，对于企业节能降耗，进步企业经济效益有重要意义，有广阔的推广应用远景。
16、2.3 变频调速技术在矿井透风机中的应用矿井透风机是地下矿山生,产的主要用电设备之一，其节能运行在矿山节电中占有重要的地位。矿井透风机一般采用异步电机或同步电机拖动，恒速运转，一般容量大，电机供电电压高(6kV 或 10kV)。矿山建设的特征是摘要:巷道逐年加深，产量逐年增加，所需的透风量逐年上升。但矿井透风机在设计选型时，往往是按最大开采量时所需的风量为依据的，一般都留有余量，因此矿井在投产后几年甚至十几年内，矿井透风机都是处在低负载下运行。此外，通常矿山井下作业不均衡，一般夜班工作职员少，所需风量也小，在节假日时，可能只有泵房等固定的井下场所的值班职员工作。尽管井下职员少，但也得照常向井下
17、送风，矿井透风机一般不调节风量，若要调节风量时，传统的方法是调节档板。这种办法固然简单，但从节能的观点看，是很不经济的。3 结论在矿山推广应用变频器节能是重要目的之一，如风机、水泵;同时也有进步生产效率、降低维修工作量、进步产品质量等目的，如电铲、牙轮钻机、矿井提升机等。在矿山应用变频器和其它产业部分有相同之处，也有不同之处，如电铲、牙轮钻机、矿井提升机等设备应用变频器有一豺非凡要求，所用的变频器还有一些技术开发工作要做。建议有关科研院所、变频器生产厂家和矿山用户共同合作，开发我国矿山设备使用的变频器。参 考 文 献1严良文,倪军. 避免变频器停止再启动损坏的方法Z. CN101826792A
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19、angXueCheng, ZhangYuDong, XiaWeiGuang. Can be expanded much more frequency converter electric valves fully automatic water supply device.Z. CN201762758U: ,2011.4王来权,李春辉,樊起国. 一种用于变频器的散热装置Z. CN201918886U: ,2011.The king to power, LiChunHui, the fan kingdom. For a frequency converter to the radiator.Z.
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