交流變頻器在煤礦井下應(yīng)用的現(xiàn)狀及其前景龐寶良邱錦夂韓菊娣31晉城無(wú)煙煤集團(tuán)有限責(zé)任公司租賃站，山西晉城048006；2煤炭科學(xué)研宄總院上海分院電氣自動(dòng)化研究所，上海230；3.上海申地自動(dòng)化科技有限公司，上海200235矩，紹國(guó)外電機(jī)傳動(dòng)及變頻器發(fā)展情況并在此基礎(chǔ)上提出防爆變頻器在井下應(yīng)用情況及前景。

　　1概述改笮開(kāi)放20年以來(lái)，我電力仍然短缺，經(jīng)成為制約生產(chǎn)發(fā)展的責(zé)要因尜，合理開(kāi)發(fā)和利陽(yáng)能源己迫在眉睫。煤礦用的通風(fēng)機(jī)水泵和空氣壓縮機(jī)，電源浪費(fèi)較嚴(yán)鼠需1他點(diǎn)治理，治埋首選的措施，就是采用變頻調(diào)速，既可減小啟動(dòng)電流，又可增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。目前采用扣81逆變的變頻器可將鼠籠型電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升到額定轉(zhuǎn)矩的2倍。

　　這種全數(shù)字式的通用變頻器具有很強(qiáng)的控制能力，即使不用測(cè)速反饋，也能使鼠籠型電機(jī)具有較硬的機(jī)械特性和快速正反轉(zhuǎn)能力。80年代末，煤礦井1也始在采物運(yùn)；主要設(shè)備調(diào)，采用變頻器。如采煤機(jī)的牽引電機(jī)提升機(jī)絞車井下用通風(fēng)機(jī)水泵及帶式輸送機(jī)電機(jī)的調(diào)速等，但終因散熱問(wèn)得不到很好解決，而使變頻器的使用受到限制，本文重點(diǎn)在介紹國(guó)外電機(jī)傳動(dòng)及變頻器發(fā)展情況的基礎(chǔ)上提出防爆變頻器在煤礦井下應(yīng)用的前2國(guó)內(nèi)外電機(jī)傳動(dòng)發(fā)展情況電機(jī)調(diào)速分機(jī)械式和電氣控制式2大類，機(jī)械機(jī)內(nèi)燃機(jī)有容程式和速度式。機(jī)械式的優(yōu)點(diǎn)是能量轉(zhuǎn)換效率尼其以汽輪虬還能，以高，液力式變速機(jī)電磁轉(zhuǎn)差離合器和調(diào)速電動(dòng)機(jī)所替代。在電氣控制方面，經(jīng)歷過(guò)3個(gè)階段是以異步電動(dòng)機(jī)為主的電動(dòng)機(jī)手控階段，這個(gè)階段始是用接觸器對(duì)步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制。其啟動(dòng)電流大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，對(duì)電網(wǎng)沖擊大，不能調(diào)速，且噪聲大，設(shè)備體積大而笨重。尤其是繞線電機(jī)，還有觸點(diǎn)多集電環(huán)和電刷，且防護(hù)和維修工作量大。

　　是以直流電動(dòng)機(jī)為主的電氣傳動(dòng)控制階段，這個(gè)階段采用機(jī)械式的調(diào)速方法，有變速聯(lián)軸節(jié)液力變，機(jī)電機(jī)放大機(jī)進(jìn)行功放，為電機(jī)的閉環(huán)，制提供1物質(zhì)基礎(chǔ)。1流調(diào)速曲線平滑，但隨著工業(yè)的高速發(fā)展，需要大容量高精度高可靠性電機(jī)傳動(dòng)控制設(shè)備，則直流電機(jī)傳動(dòng)控制日顯弱點(diǎn)，代系統(tǒng)繁雜，故階點(diǎn)多，設(shè)各龐雜，維修扒大，維護(hù)困難，成本又高。

　　是以交流電動(dòng)機(jī)代替直流電動(dòng)機(jī)為主的數(shù)字控制階段。此階段，微電子技術(shù)進(jìn)入了電氣傳動(dòng)領(lǐng)域，特別是數(shù)字信息技術(shù)的發(fā)展，使交流變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)的技術(shù)得到了迅速發(fā)展，其優(yōu)點(diǎn)是硬件少，高可靠性數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化。

　　國(guó)內(nèi)發(fā)展情況基本上和國(guó)外相同，但由于我國(guó)半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展較之國(guó)外慢，故國(guó)內(nèi)大型設(shè)備上的調(diào)速大多數(shù)采用變速聯(lián)軸節(jié)和調(diào)速電機(jī)。諸如煤礦都采用液力式變速機(jī)，如可調(diào)型液力偶合器等。

　　改革開(kāi)放以后，國(guó)外先進(jìn)技術(shù)涌入國(guó)內(nèi)，在煤礦大型設(shè)備始變頻器牽引采煤機(jī)。用可控硅降卡啟動(dòng)來(lái)完成帶式輸送機(jī)通風(fēng)機(jī)和水泵的軟啟動(dòng)，在地他的提升機(jī)或絞車叫全數(shù)字式直流殮速或變頻調(diào)速。

　　3國(guó)內(nèi)外交流變頻器的發(fā)展情況從半導(dǎo)體器件，國(guó)外變頻器的發(fā)展是隨著逆變器件的發(fā)展而發(fā)展的。開(kāi)始用晶閘管。它的缺點(diǎn)為調(diào)制頻中。低控制雜效率低矜啁大電吒高。以后全控器件010晶閘管和即1逐漸代替了品閘朽10晶閘管的關(guān)斷電流增益太小，過(guò)電流保護(hù)比較困難，調(diào)制頻率低。用8丌組裝的直流斬波器和河變頻器雖然效果可以，但輸出電低，容量也不人不超過(guò)460400雙。

　　隨，個(gè)導(dǎo)體技水的發(fā)，新代的電力電子器件耵81問(wèn)世，它是大功率的場(chǎng)效應(yīng)管，即大功率目前1081已發(fā)展到第代，國(guó)外正在將微電子的生產(chǎn)工藝向電力電子轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生了專用集成電路5如把沁8丁的驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路復(fù)合在1起的朽能器件叫。也有的把開(kāi)關(guān)屯源，變頻器更加可靠，這己經(jīng)成為調(diào)速的主導(dǎo)產(chǎn)品，并且逐漸將取代直流調(diào)速。本世紀(jì)是數(shù)字信息時(shí)代，在電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)技術(shù)上將是交流調(diào)速的時(shí)代，特別是第代108丁的問(wèn)世，其集電極與射極間的飽和電壓大大降低，從而使變頻器主電路的損耗大大降低，變頻器的制造技術(shù)不斷成熟，日趨模塊化多功能化數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化，是交流電機(jī)調(diào)速的首選方案1.變頻器從功率看，己從小功率發(fā)展到大功率，比較大做到5000 1；從電壓看，己從400發(fā)展到101.從整機(jī)看，從通用型發(fā)展到專業(yè)型，如重負(fù)載轉(zhuǎn)矩型象型矢量型；從集成度看，從大規(guī)模集成發(fā)展到超大規(guī)模集成。

　　機(jī)械式調(diào)速傳動(dòng)變速聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)電氣調(diào)速傳動(dòng)比較項(xiàng)目蒸汽輪機(jī)內(nèi)燃機(jī)變間距帶輪圓錐摩擦輪行星錐與環(huán)液壓聯(lián)軸節(jié)電磁離合器晶閘管供電直流電動(dòng)機(jī)無(wú)換向器同步電動(dòng)機(jī)靜止串級(jí)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)變頻籠型異步電動(dòng)機(jī)控制性能響應(yīng)性好般不好般好比較好效率好般好般好比較好操作方法好般比較好好較好比較好維護(hù)方法不好般好比較好好比較好容量范圍般大不大般大比較大安裝工程容易性不易谷易容易般容易比較容易節(jié)能效果不好般好比較好從控制技術(shù)上看，國(guó)外的變頻器己從電壓頻率恒定控制，發(fā)展到矢量變換控制；又從矢量變換控制發(fā)展到直接轉(zhuǎn)矩控制。交流電動(dòng)機(jī)是個(gè)多變，強(qiáng)耦合和非線性被控對(duì)象。70年代初，國(guó)外出的變頻器均是用電壓頻率恒定控制，其控制原理基于解決變頻器變頻的同時(shí)又變玉，保持磁通小變的控制理論，即7=常數(shù)，稱為這是種通過(guò)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償達(dá)到轉(zhuǎn)矩提升的控制方法。目前通用的變頻器多采用電壓頻率恒定控制，其技術(shù)成熟，價(jià)格便宜。

　　隨著工業(yè)設(shè)備對(duì)調(diào)速性能和精度要求的逐步提又寸調(diào)速系統(tǒng)的要求。70年代末，國(guó)外又發(fā)展了用矢量變換控制冊(cè)01如1的變頻器，它以交流電機(jī)的雙軸理論為依據(jù)，在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)中把定子電流矢玷分解為2個(gè)分試，個(gè)分量與轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶恐睾希Q為勵(lì)磁電流分量3個(gè)與轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶看怪保Q為轉(zhuǎn)矩電流分量，通過(guò)控制定廣電流矢量在旋轉(zhuǎn)張標(biāo)系的位置及大小，即，拉制勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的大小，仿照直流電動(dòng)機(jī)那樣對(duì)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩進(jìn)廳控制。80年代期，外在變頻器上，發(fā)展了1種直接轉(zhuǎn)姐控制技術(shù)，它避開(kāi)了矢量控制中的2次坐標(biāo)變換及求矢量的模與商叫玉頻定控制技術(shù)制造變滕碰茜足相復(fù)件兌屯動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩勾磁通，迎過(guò)轉(zhuǎn)矩控制。使轉(zhuǎn)斯響應(yīng)，1控制在捫以內(nèi)，七超說(shuō)控制性能比矢雹控制還好。交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制技術(shù)從電壓頻率恒定控制法到矢量控制法是次飛躍，從矢量控制法到直接轉(zhuǎn)矩技制法將第次飛躍。

　　4防爆變頻器在煤礦井下應(yīng)用的前景目前我可仍以1次能源作為要能源，特別是國(guó)際上出現(xiàn)心汕危機(jī)以來(lái)，我國(guó)政府決定以煤代油，對(duì)煤炭進(jìn)行深加工，綜合利用。故煤炭的需求量不斷，加。隨著采掘運(yùn)設(shè)備的裝機(jī)容量也不斷增大，對(duì)次能源的屯能消耗也隨之增加。為了進(jìn)步提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性，節(jié)能，效，許多礦務(wù)局要求在煤礦大型設(shè)備上采用變頻調(diào)速技術(shù)，以解決1節(jié)能問(wèn)；設(shè)備的高精度轉(zhuǎn)矩控觸㈣凈化環(huán)壤安全生產(chǎn)的問(wèn)⑵。

　　鑒于歷史的原因及我國(guó)煤礦實(shí)際情況，煤礦電壓等級(jí)為380660和40，其所有設(shè)濟(jì)都是圍繞這幾種電。隨著煤炭產(chǎn)試的提高。大功率尚。目刖己有3.316和10直接進(jìn)綜采高產(chǎn)效工作面或掘錨體化的工作線。雖然電壓逐步在升高，但大部分設(shè)備的電壓還是在40以下，這些設(shè)備占煤礦總設(shè)備的96左右，目前正是這96的設(shè)備電機(jī)的控制需要改造。根據(jù)我國(guó)煤炭工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨仍，目前礦山尤其是國(guó)大礦1綜采工作而大多數(shù)以40.作為井接第3頁(yè)紀(jì)4301綜放工作面僅用就完成全部設(shè)谷安裝牛次性聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)成功，創(chuàng)造了仝國(guó)泣放作面設(shè)備安裝比較快紀(jì)錄。

　　5結(jié)語(yǔ)1無(wú)軌膠輪車的應(yīng)用促進(jìn)了礦井巷道布置的創(chuàng)新，令煤傾斜大巷將水平大茌。采上山的功能合為，取消采區(qū)上廠山，工作面直接與傾斜大花相連某炭運(yùn)輸系統(tǒng)簡(jiǎn)化可靠性提。

　　21全煤傾斜大巷4增設(shè)帶邊界巷道布迓體系，配合新型輔助運(yùn)輸設(shè)備的使用，減少了運(yùn)輸環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了運(yùn)輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從井底車場(chǎng)到工作面下供電系統(tǒng)的主導(dǎo)電壓，大巷設(shè)備采用660供電，為此，防爆變頻器電壓應(yīng)選用66040兩個(gè)電壓等級(jí)。考慮近幾年礦山機(jī)電設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)，式輸送機(jī)刮板輸送機(jī)給煤機(jī)迎1機(jī)水及油泵等設(shè)備都有選配變頻控制器的趨勢(shì)。

　　由廠國(guó)外沒(méi)肓防保變頻器，也沒(méi)有40的電壓等級(jí)，而且國(guó)外把10003000以上的電壓等級(jí)歸入中壓。故給國(guó)內(nèi)煤礦戶的選甩帶來(lái)定的閑難。加煤礦井下環(huán)境惡劣，有甲烷等爆炸性氣體和煤塵存在，終因防爆散熱問(wèn)得不到解決，使變頻器在煤礦井下使叫受到限制。

　　隨似才，新技術(shù)的+斷發(fā)展，散熱技術(shù)日趨完善，煤礦井下用變頻器的散熱問(wèn)己能得到解決。為此，集變頻調(diào)速技術(shù)散熱技術(shù)電氣技術(shù)防爆技術(shù)和環(huán)保技術(shù)為體的煤礦井下用防爆交流變頻器必將受到媒礦的扉睞，1吳忠智，吳加林。變頻器應(yīng)用手冊(cè)第版刖。北京機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

　　2張貴元，劉玉明。實(shí)用節(jié)電技術(shù)與方法。北京中國(guó)電力出版社，1997.，男，山西晉城人，高級(jí)工程師，學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)在山西晉城無(wú)煙煤集團(tuán)有限責(zé)任公司租賃站從事設(shè)備管理工作，任副站長(zhǎng)，收稿日期。200306；責(zé)任，輯王宗禹保障。

　　31介理的放煤參數(shù)放煤方式以及采放平，作業(yè)是工作面高產(chǎn)高效的有效措施，先進(jìn)可靠的設(shè)備是高產(chǎn)效的前，1賽位民，朱子安，翟德元，等。特大型現(xiàn)代化礦井建設(shè)與工程實(shí)踐北京煤炭工業(yè)出版社，2001.

　　2究礦集團(tuán)有限公司。濟(jì)寧號(hào)井建設(shè)項(xiàng)目后評(píng)價(jià)與展望1北京煤炭工業(yè)出版社，2002.