煤矿大型设备高压变频调速技术研究实践

前言

变频器是高压变频调速技术在煤矿大型设备中的主要应用设备,其广泛的应用在煤矿开采过程中的各个环节,具有重要的研究价值。通过对以往煤矿企业对煤矿大型设备中高压变频调速技术的研究,详细讲述高压变频调速技术的应用情况和高压变频调速器在矿井提升系统的应用情况,为后期出现类似的问题,提出参考数据,进而促进我国煤矿产业的可持续发展。

1.高压变频调速技术的应用

(1)高压变频主回路结构

通过实际分析煤矿大型设备实际应用情况,可知现阶段煤矿生产过程中主要采用的变频器为利德华福的高压变频器。其具有稳定的运行效果,且能够在四象限下内运行。在实际工作中,其能够采用交直接高压的方式来保证设备运行的稳定性。利德华福高压变频器充分的利用高压变频调速技术,能够将多个输入进行融合,然后将低压功率单元产生的信号进行叠加,使其形成单端输出。在煤矿生产过程中应用变频器时,要先分析煤矿开采实际情况,然后选择合适功率的变频器。目前济宁市煤矿企业选择额定输出580V,功率单元为8串联的相电压,并将其输出采用Y型连接方式,保证中性点处在悬浮的状态,进而得到准确的可变频三相高压电源。根据高压变频调速技术内容,可知需要选择干式连接结构构成隔离变压器,使其输出与高压端口直接相连,副边绕组数量应当结合变频器实际输入电压等级和所形成的结构而定[1]。

(2)高压变频功率单元

高压变频器中主要的功能单元为高压变频功率单元,其能够为变频器提供稳定的供能,在实际应用中,变频器的输入电源端口主要以IGBT方式进行连接全波整流,能够为变频器中所需直流功能的设备进行供电,其内部所构成的电容和电阻结构主要是由IGBT构成的桥式逆变电路构成,确保电容和电阻值符合工作要求。高压变频功率单元能够主动的接收光纤信号并将其转换为系统信号,为后期变频器的运行提供可靠的信号输入。利用变频器,能够有效实现调整输出脉宽和调制输出波形,使其符合煤矿开采标准。如果在高压变频器运行过程中出现较大的故障问题时,高压变频功率单元能够将运行单元和两相对应位置上的设备电流进行转接,打开旁路开关,使其能够借助旁路电路进行导通,在保证高压变频器的稳定运行的前提下,进行预警操作。由于高压变频器旁路含有的单元较少,因此额定输出电压整体偏低,且功能需求较低。如果高压变频器运行频率低于30Hz时,其会自动增加输出电压,保证高压变频器功率维持动态平衡[2]。

(3)高压变频控制系统

高压变频控制系统是基于高压变频调速技术而形成,其主要由控制器、接口板和人机界面构成。在高压变频控制系统控制器是由光纤板、信号板、主控板和电源板构成,在各个板块直接主要通过母线连接,保证电流传输的稳定性。在高压变频控制系统运行过程中,控制器能够制定系统运行模式,且根据遇到的情况进行适当的调整运行内容。在这其中光纤板能够接受外部数据信号和传输系统内部信号,且每个光纤板内部都有独立的数据传输单元,因此其能够实时向系统内部单元发出脉宽调制信号来调整系统工作模式。系统内部各单元在接收到调制信号后,能够及时修正自身的工作状态,如果单元运行中出现故障问题,其还能将故障信息反馈回系统后台。信号板能够将系统运行中产生的输出电压、电流信号进行采集,并将数电信号和模拟信号进行区分,将模拟信号转换为可识别的数字信号,为后期的变频器工作提供准确的数据。而主控板是利用数字处理技术构成交互界面,其能够根据所接收的数字信号来完成对系统内部各单元的功能调动,并且利用正弦波空间矢量方式来产生能够调制脉宽的电压指令。对于高压变频控制系统中的接口板,其主要被用作变频器内部开关信号和现场产生的数字信号的调制工作,使得控制系统能够有效控制变频器的运行状态,提高高压变频调速技术应用效果。在实际应用中,接口板能够在处理模拟量的输入的情况下,同时还能处理数字输出量的功能,并且还能采集单元柜温度、输入电压、输入电流等数据,得到准确的输入功率。在高压变频控制系统中的人机界面,其主要是由液晶显示屏、触摸键盘、主控板和电源板构成,能够实时收集控制器的光纤信号,并将其转化为直观的图像信息,将其呈现到液晶显示屏上,便于工作人员进行分析和研究[3]。

2.高压变频调速器在矿井提升系统的应用

(1)高压变频调速器构成

高压变频调速器在实际应用中,能够有效提高大型设备的运行效率和质量,保证矿井系统稳定性。高压变频调速器主要是应用高压变频调速技术,由系统结构、功率单元结构、输入侧结构构成。在系统结构中,主要是采用先进的IGBT为主要的控制设备,实现操作数字化、智能化,并且在操作过程时,能够全程利用液晶触摸屏进行控制,保证控制数据的合理性。基于高压变频调速技术来实现矿井提升机的四象限运行功能,因此其不仅能够应用到新矿井的安装中,还能将其应用到老矿井的改造中,降低维护成本,提高煤矿企业的经济效益。利用高压变频调速技术,还能够将多个低压逆变器单元进行串联,以此来提高整体的输入电流,实现全高压输出状态。在高压变频调速器的功率单元结构中,由于每个功率单元结构都保持一致性,因此主要采用双向逆变电路作为控制电路,进而形成三相全桥方式整流结构,提高输入电流。在通过整流结构后,能够为调速器内部的电容进行正向充电,在这过程中,要重视母线电压的标准值,避免出现输入电压过大,出现损坏问题。对于输入侧结构,其能够利用移相变压器为功率单元供能,由于各个功率单元所需要的电流和电压都相同,因此在供能过程中,要保证电压、电流值的变化相同,保证每个电动机的电压、输出功能维持在输入电压和功率的1/8。在输入侧结构中,主要采用延边三角形接法来实现二次绕组结构,其能够有效降低输入电流的谐波成分[4]。

(2)高压提升变频调速器主要技术性能

高压变频调速技术的应用中能够有效提高变频调速器运行效率,由于调速器的主要将5Kv的直流电压作为输入电压,因此在运行过程中,不用再去考虑其他形式的变压器影响因素,广泛的应用于煤矿大型高压电动机设备,通过对大量电动机设备运行状态分析可知,利用调速器能够保证电动机设备和电缆运行稳定性,延长其使用寿命;通过应用高压变频调速技术,能够将大多数的功率单元进行组合,形成模块化的排列形式,在后期进行维护和保养时,具有较高的便利性;在高压提升变频调速器中主回路和控制器之间的连接方式为光纤,传输信号强度高,安全性强;内部还安装专业的PLC结构,对于易出现故障的单元可以进行修改单元内部逻辑关系,提高单元的稳定性,能够适应多种场所的工作环境;在高压变频调速技术的应用中,能够制定合理的单元故障检测、保护、定位和预警方案,当出现故障问题后,能够及时将故障位置和原因传输到系统后台;由于高压变频调速器的工作形式为四象限,需要较高的工作要求,而利用高压变频调速技术,制定直流制动、回馈制动等较强的制定模式来提供动能,使其满足调速器的工作需求;在实际运行过程中,需要较高的输入功率因数和提供的电流谐波较低,因此要安装无须功率因数补偿装置来提高输入功率和电流谐波[5]。

(3)高压变频调速系统基本性能

在高压变频调速系统实际运行过程中,会出现直流制动情况,当煤矿设备在矿井中工作时,出现停车情况后,其内置的PLC结构能够检测到停车信号并向控制器发射数字信号,以此来控制矿井提升机降低提升速度,使其逐渐变得平缓,然后系统后台检测后,经过控制器发出直流制动信号,停止矿井提升机的工作状态。只有当PLC结构重新接收到启动信号后,才能去除直流制定信号,启动矿井提升机。这种工作模式能够有效解决传统提升机在遇到障碍后,不能及时的停止运行状态,导致严重的矿井问题。对于提升机的运行速度的具有较强的控制能力,由于在运行过程中,其会出现不可避免的机械冲击情况,因此需要重视提升机在启动和停止过程中速度变化情况,要尽可能的根据不同的速度值来确定不同的加速度值,实现精准的控制,以此来提高矿井提升机运行效率和质量。

3.结论

综上所述,随着我国信息技术不断发展,高压变频调速技术在煤矿大型设备中的应用范围在逐渐的增加,尤其是煤矿高压变频和高压变频调速器,具有较高的应用价值,不仅能够解决以往存在的运行问题,还能有效提高煤矿大型设备运行效率和质量。在煤矿大型设备运行过程中,应用高压变频调速技术,能够提高运行效率、降低维护工作量,为后期高压变频调速技术的创新发展提供参考依据,从而促进我国煤矿产业的可持续发展。

摘要：随着我国经济实力的不断发展,对我国煤矿的产量提出更高的要求,而在煤矿的开采过程中,需要重视煤矿大型设备使用情况,高压变频调速技术在煤矿大型设备中的应用能够直接影响煤矿开采效率和质量。针对于此,本文主要深入研究煤矿大型设备中高压变频调速技术应用情况,并结合济宁市范围内的部分煤矿企业实际情况,分析设备运行中经常性出现的问题,并提出针对性的解决措施,从而有效提高高压变频调速技术在煤矿大型设备的应用效果,为后期高压变频调速技术创新发展提供参考依据。

关键词：煤矿大型设备,高压变频调速技术,研究与实践