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1、变频调速器在矿山中的应用摘要：能源是国民经济和社会发展的基础和战略资源，能源问题已经成为经济社会可持续发展的一个刚性约束问题。加强节能降耗工作是落实科学发展观、实施可持续发展战略、转变经济发展方式的必然途径。据统计，我国煤矿开采仅在2005年即耗能5086.81104t标准煤,耗电376.04108kWh,分别占全国总耗能量和总耗电量3.86%和3.49%,所以,煤炭工业堪称我国第一能源工业,既是产能大户,又是耗能大户,同时也是节能潜力大户。所以，在煤矿中应用变频调速技术对于提高煤矿生产设备的效率，节约能量都是至关重要的。本文主要对变频器在煤矿中的应用作以介绍。关键词：煤矿 变频器 能源 调速
2、 应用 变频调速 节能Change the Pin adjust soon a machine in the application in the mineral mountainSummary: The energy is the foundation of national economy and society development and strategy resources, the energy problem have already become economy society can keep on develop of a rigid control problem.St
3、rengthenning economy energy to decline to consume work is implementation science development view, implement can keep on development strategy, change economy development way of inevitable path.According to statistics, our country the coal mine mine just in 2005 namely consume ability 5086.81 the 104
4、 t standard coal, consume electricity 376.04 s 108 kW?H, respectively have a whole country total consume energy with total consume electricity quantity 3.86% and 3.49%, so, coal industry be rated as our country one energy industry, since is the productivity big door, again is consume ability big doo
5、r, also in the meantime is economy energy the potential big door. So, in the coal mine application change the Pin adjust soon a technique coal mine for the exaltation produce equipments of efficiency, economy energy all go to pass importance of.This text is main to make with the introduction towards
6、 change Pin machine in the coal mine of apply.Keyword: Coal mine Change Pin machine Energy Adjust soon Application Change the Pin adjust soonEconomy energy 第一章 绪论1.1 矿山的分类矿山按产品类型可分为煤矿、金属矿和非金属等;按生产建设规模可分为大型矿山、中型矿山和小型矿山三类；按采掘方式可分为露天开采矿山和地下开采矿山两大类。1.2 露天矿山设备概述露天矿山是以大型设备为主要特点，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
7、。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。1.3 地下矿山设备概述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，使生产设备环境潮湿、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、通风、压气等固定设备是地下矿山的要害部门，也是耗电大户，因此，这些设备的安全运行和节能就显得至关重要。第二章 变频器在露天矿山设备中的应用2.1变
8、频器在挖掘机中的应用 挖掘机用于装载矿岩，其工作条件非常恶劣，特别是在爆破不好的情况下挖根底作业，经常出现过大的冲击载荷，甚至堵转。因此，挖掘机对电气传动系统就有较高的要求: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。由于挖掘机对电气传动系统的这些特殊要求，所以，我国挖掘机目前应用的电气传动系统主要还是直流传动系统。例如:WK-4M、WK10、WD-1200和195-B等型号的挖掘机都是采用直流发电机-直流电动机系统;从美国Harni
9、schfeger公司引进制造的 P&H-2300XP和P&H-2800XP型挖掘机则是采用晶闸管变流器-直流电动机系统。虽然后者比前者技术先进，效率也有所提高，但这两种系统都还存在直流电机的固有的缺点，即维修工作量大、效率较低等。上世纪90年代后期，我国有个别矿山从美国B-E公司引进了变频器-鼠笼型电动机系统，这是全交流化的挖掘机电气传动系统。变频调速由德国SIEMENS公司开发、提供的电压型变频器。现以395-B挖掘机为例作一简要说明:高压交流电由电缆经集电环引入挖掘机，由1600kVA主变压器将6kV变为575V，由1950A的整流器将交流变为直流，经滤波后送入公共直流母线。在直流母线上有
10、4台容量为750kVA的逆变器，其中2台并联供电给1台容量为1066kW的提升电动机;第三台逆变器供电两台容量各为243kW的回转电动机;第四台逆变器供电给容量为294kW推压电动机。当某工作机构处于再生制动工作时，逆变器将再生制动能量反馈到公共直流母线上，可供其它工作机构使用，使能量得到充分利用。使用不完的制动能量，可以通过制动电阻消耗掉。实践证明，交流变频调速挖掘机和前两种直流调速挖掘机相比，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，是公认的挖掘机电气传动系统的发展方向。2.2变频器在牙轮钻机中的应用牙轮钻机是露天煤矿、尤其是大型露天煤矿的
11、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: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，更重要的是为了提高钻机的生产效率，降低维修工作量。回转机构电动机安装在钻杆的顶端，工作条件异
12、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提高。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:钻机的回转机构等对调速装置的性能要求高，因为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。2.3电动轮汽车的电气传动目前，大型露天煤矿的运输主要是采用无轨运输，而主要运输设备是大型汽车，特别是电动
13、轮汽车成为了大型露天煤矿的主要运输设备。这是因为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;制动安全，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。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，人们也在探讨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
14、力，研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，提高其运输能力。第三章 变频器在地下矿山设备中的应用3.1 变频器在矿井提升机中的应用矿井提升机是煤矿生产的关键设备之一，其作用为提升煤炭、矿石，升降人员和设备等，在整个煤矿生产中占有十分重要的地位。矿井提升是在繁重而又复杂的条件下进行工作的设备。因此，要求提升机的拖动装置能适应频繁启动、停止、调速及换相，并能实现重载启动，在保证提升设备的安全可靠的情况下，按照提升设计的要求工作。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;按提升用途可分为主提升机（专们或主性提升矿石，一般称为
15、主井提升机），副井提升机（提升废石、升降人员、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、检修提升等）。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，因为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:有良好的调速性能，调速精度高，四象限运行，能快速进行正、反转运行，动态响应速度快，有准确的制动和定位功能，可靠性要求高等。而目前在矿井提升机中，能够在较大功率、转矩型负载、要求调速范围较大等场合应用的交流驱动调速方法，以绕线式异步电动机转子串电阻调速为主。这种串电阻调速方式，利用控制器或磁力站对串入转子回路中不同阻值的电阻进行组合，达到调速目的。但缺陷明显，主要反映效率非常低，它以增加转差功率的消耗来换取转速的降低。转速越慢，效率越低，大部分功率被转换成热能而消耗掉。目前，我国地下矿山矿井提升机的电气传动系统主要有:对于大型矿井提升机，主要采用直流传动系统，有采用直流电动机-直流发电机系统和晶闸管变流器-直流电动机系统;这两种系统都存在着直流电动机固有的缺点，如效率不高，维修工作量较大等。对于中、小型提升机，则多采用交流电气传动系统，如采用交流绕线式电动机，使用电机转子切换电阻调速，这种电气传动系统虽然设备简单，但它是有级调速，调速性能差，效率低，大量的电能消耗
