变频调速技术在矿山中的应用
一、概述
矿山按产品类型可分为煤矿、金属矿和非金属矿等;按采掘方式可分为露天开采和地下开采两大类。本文主要介绍变频调速器在金属矿山中的应用的现状和应用前景，对煤矿亦有参考价值，因为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问题外，大部分生产设备也与金属矿大同小异。露天采矿和地下采矿所用的生产设备有很大不同。
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。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。
地下矿山生产较露天矿复杂。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。因此，在矿山应用变频调速技术对于提高矿山生产设备的效率，节约电能都是至关重要的。
本文主要介绍目前矿山应用变频器的状况，矿山设备对电气传动的特殊要求，以及如何正确地选用变频器等。
二、变频器在露天矿山设备中的应用
1、电铲
电铲用于装载矿岩，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，电铲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。由于电铲对电气传动系统的这些特殊要求，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。
2、变频器在牙轮钻机中的应用
牙轮钻机是露天矿山、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。主要有三种调速装臵:(1)采用晶闸管直流调速装臵;(2)采用大功率磁放大器调速装臵;(3)采用直流发电机组调速装臵。
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，用变频调速装臵代替直流调速装臵，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:钻机的转机构等对调速装的性能要求高，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，这就要求调速装臵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。
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，特别是电动轮汽车成为了大型露天矿山的主要运输设备。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。
三、变频器在地下矿山中的应用
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设备。它是用一定的装备沿井筒运出矿石、废石、升降人员及材料、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。
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，大量的电能消耗在电动机转子电阻上，而且可靠性也差。
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臵。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，据介绍，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、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。深入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，将会降低矿山生产成本，提高其经济效益。现以某铅锌矿为例说明:
某铅锌矿坑口空压机站共有6台空气压缩机，其中4台为进口日立空气压缩机。４台日立压缩机型号:BTD2，排气压力7kg/cm2，排气量103m3/min属两级压缩活塞式压缩机，其拖动电机型号EFOU，额定功率450kW，额定电压380V，额
定电流892A，采用Y/Δ降压起动方式;2台国产空气压缩机(活塞式空气压缩机)，其拖动电机为高压(6kV)同步电动机。6台空气压缩机采用并联运行方式。一般情况下，只运行2～3台(其中一台国产空气压缩机)其余的空气压缩机作为备用。空气压缩机站的容量是按最大排气量并考虑备用来确定的，然而在实际的使用过程中，用气设备的耗气量是经常变化的，当耗气量小于压缩空气站的排气量时，便需对空气压缩机进行控制，以减少排气量使之适应耗气量的变化，否则空气压缩机排气系统的压力会升至不能允许的数值，使空气压缩机和用气设备的零部件负载过大，并有发生爆炸的危险。某铅锌矿4台日本日立空压机采用的是多级压力节流进气控制方式:即当压力低于6.2Mpa时,打开全部进气阀,压缩机组以100%负荷率状态运行;当压力达到6.2－6.5Mpa时关闭隙阀，压缩机组以75%负荷率运行;当压力达到6.8－7Mpa 时,关闭一个进气阀,压缩机组以50%负荷率运行,当压力达到7Mpa时关闭所有进气阀,压缩机组进入空载运行状态.由于活塞式空气压缩机的起、停有着严格而复杂的规程，不允许频繁起停。为了满足井下用气量的变化，一般由调度人员根据井下用气量的时间变化特点,把一天分为几个时段，每一个时段需要开的空压机台数由该时段内最大用气量决定。在该时段内，空压机不允许增开或停开(特殊情况除外)。地
下矿金属矿山的空压机站多采用这种方式，但这种控制方式很显然存在一些比较大的缺点:（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，特别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;（3）阀门动作值在一次整定后经常会变，有时会使整个压风系统工作压力偏高，增大了单位压风量的功耗;（4）当空压机运行在75%、50%进气量的工作状态下，进气流速增大，造成进气过程压风量的损失，降低了压风机的效率。
因此有必要对现有的调节方式进行改进，以节约电能，提高空压机的运行效率。某院和某铅锌矿合作，用变频调速对其空压机站进行技术改造。
空压机恒压自动控制变频调速系统结构如图1所示:
图1 空气压缩机恒压控制变频调速系统框图
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:伒5#空压机出现故障需要检修时，新系统可迅速切换到6#机，以提高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修时，能够很快地投入老系统运行，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4月2日在某铅锌矿通过了验收，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，根据广州某节能服务站对本系统做的节能测试:采用本空气压缩机恒压控制变频调速系统平均每天节电量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，按照某铅锌矿现行电价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，提高企业经济效益有重要意义，有广阔的推广应用前景。
3、变频调速技术在矿井通风机中的应用
矿井通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。矿井通风机一般采用
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)。
矿山建设的特点是:巷道逐年加深，产量逐年增加，所需的通风量逐年上升。但矿井通风机在设计选型时，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，矿井通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，一般夜班工作人员少，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人员工作。尽管井下人员少，但也得照常向井下送风，矿井通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。这种办法虽然简单，但从节能的观点看，是很不经济的。
图2所示为几种调节风量的方法节电比较。
图2 不同风量调节方法功率消耗曲线
图2中:1—挡板法;2—前导器法;3—液力耦合器;4—绕线电动机切换转子电阻调速法;5—变频调速法。
由图2可见，变频调速法在各种风量调节方法中是最理想、最有效、最节能的调节方法。有关变频调速技术在矿井通风机中的应用，仍以某铅锌矿为例说明。
该矿的矿井通风机都采用高压电机传动，有高压同步电机和高压异步电机两大类。由于矿井通风机是矿山的耗电大户，节电潜力很大，但它又是高压电机传动，实现变频调速有一定困难。于是，长沙矿山研究院与某铅锌矿、冶金自动化研究院等单位合作，以老南风井的6kV，800kW同步电机传动的矿井通风机为对象，研制开发了同步电机直接高压变频器。1997年8月投入运行，并于1998年4月28日通过了中国有色金属工业总公司的技术鉴定，获得了部级科技进步二等奖。这是国内第一台同步电机直接高压变频器，节电效果十分显著。新南风井的矿井通风机采用6kV,880KW高压异步电机传动，高压变频器采用SIEMENS公司的SIMOVERT MV 型三电平高压变频器。于2002年9月投入运行，节电效果也是十分显著的。
1.1、DSJ100/30/2×75X型下运 带式输送机技术要求 根据我矿2013年采掘计划安排，11采区回风上山和11131底抽巷两条巷道于2月份开始进入正常掘进，掘进期间采用DSJ100/30/2×75X型胶带运输机运输出矸，为满足现场需求，确保电动机的质量及按期交货，提出如下技术要求： 一、供货范围： 二、适用条件： 1、输送机工作环境温度5°- 40°； 2、适用于煤与瓦斯突出矿井井下工作环境； 3、运量300t/h，运输距离980m； 4、运输方式：下运； 5、坡度-10° 6、运输物料：岩石（粉），容重0.8-1t/m3； 三、输送带缠绕结构示意图 四、单部皮带机主要技术性能参数：
1、胶带：煤矿用整芯带，型号：PVG1250S,矿方自备。 2、隔爆电动机型号YB3-280S-4，功率75KW，电压等级380/660V，数量2台，防爆绝缘等级F级，防爆类型：ExdI，防护等级IP54, 采用南阳防爆电机。 3、减速器采用进口减速器，数量2台，采用SEW或弗兰德公司产品。 4、高速端采用柱销联轴器,数量2台；低速端采用棒销联轴器与传动滚筒连接。 5、制动器采用液压盘式制动器，型号KZP-1000/2*100,额定制动力矩46KN.m，电压等级380V/660V，数量1台。 6、张紧方式：采用仓架式JH-8绞车张紧。 7、传动滚筒直径φ800mm，托辊直径φ108mm。 8、启动方式：采用液粘或变频，矿方自备。 五、技术及制造加工要求： 1、设计校核和制造，符合国家有关机械、煤炭行业的标准，在正常工况下均能平稳启动和停车，安全、持续运行，无过度的应力、振动、温升、磨损、腐蚀、老化等其它问题。 2、带式输送机机头传动机架和驱动机架采用整体结构。头部卸载梁为伸出梁结构，有卸载护板，卸载刮煤板，机头、机尾及中间架各设置一套清扫器，要求耐磨性好，弹性好，机械强度高，清扫效果好，使用寿命长。安装、调整、维护方便。 3、驱动形式：双滚筒双机驱动，驱动部为落地安装方式。 3.1 驱动部 3.1.1减速器 减速器采用进口减速机，数量 2台，要求减速器的正常工作温度在80℃以下，减速机的各出轴在3年内不得出现渗油现象。 4、滚筒组 4.1传动滚筒直径φ800mm，滚筒包胶胶料具有阻燃、抗静电功能，
论交流变频调速与直流调速 一：变频器的发展 直流电动机拖动和交流电动机拖动先后诞生与19世纪，距今已有100多年的历史，并已成为动力机械的主要驱动装置。但是，由于技术上的原因，在很长一段时期内，占整个电力拖动系统80%左右的不变速拖动系统中采用的是交流电动机（包括异步电动机和同步电动机），而在需要进行调速控制的拖动系统中则基本上采用的直流电动机。 但是，众所周知，由于结构上的原因，直流电动机存在以下缺点： （1）需要定期更换电刷和换向器，维护保养困难，寿命较短； （2）由于直流电动机存在换向火花，难以应用于存在易燃易爆气体的恶劣环境； （3）结构复杂，难以制造出大容量、高转速和高电压的直流电动机。 而与直流电动机相比，交流电动机则具有以下优点： （1）结构坚固，工作可靠，易于维修保养； （2）不存在换向火花，可以应用于存在易燃易爆气体的恶劣环境； （3） 容易制造出大容量、高转速和高电压的交流电动机。因此，很久以来，人们希望在许多场合下能够用可调速的交流电动机来代替直流电动机，并在交流电动机的调速控制方面进行了大量的研究开发工作。但是，直至20世纪70年代，交流调速系统的研究开发方面一直未能得到真正能够令人满意的成果，也因此限制了交流调速系统的推广应用。 也正是因为这个原因，在工业生产中大量使用的诸如风机、水泵等需要进行调速控制的电力拖动系统中不得不采用挡板和阀门来调节风速和流量。这种做法不但增加了系统的复杂性，也造成了能源的浪费。经历了20世纪70年代中期的第2次石油危机之后，人们充分认识到了节能工作的重要性，并进一步重视和加强了对交流调速技术的研究开发工作。 随着电力电子技术、微电子技术和控制理论的发展，电力半导体器件和微处理器的性能的不断提高，变频驱动技术也得到了显著的发展。随着各种复杂控制技术在变频器技术中的应用，变频器的性能不断提高，而且应用范围也越来越广。 目前变频器不但在传统的电力拖动系统中得到了广泛的应用，而且几乎已经扩展到了工业生产的所有领域，并且在空调、洗衣机、电冰箱等家电产品中也得到了广泛应用。变频器技术是一门综合性的技术，它建立在控制技术、电力电子技术、微电子技术和计算机技术的基础之上，并随着这些基础技术的发展而不断得到发展。
一、概述： 目前在我国各行各业的各类机械与电气设备中与风机配套的电机约占全国电机装机量的60%，耗用电能约占全国发电总量的三分之一。特别值得一提的是，大多数风机、水泵在使用过程中都存在大马拉小车 的现象，加之因生产、工艺等方面的变化，需要经常调节气体和液体的流量、压力、温度等；目前，许多 单位仍然采用落后的调节档风板或阀门开启度的方式来调节气体或液体的流量、压力、温度等。这实际上 是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体、液体流量调节的要求。这种落后的调节方式，不仅浪费了宝贵的能源，而且调节精度差，很难满足现代化工业生产及服务等方面 的要求，负面效应十分严重。 变频调速器的出现为交流调速方式带来了一场革命。随着近十几年变频技术的不断完善、发展。变频 调速性能日趋完美，已被广泛应用于不同领域的交流调速。为企业带来了可观的经济效益，推动了工业生 产的自动化进程。 变频调速用于交流异步电机调速，其性能远远超过以往任何交、直流调速方式。而且结构简单，调速范围 宽、调速精度高、安装调试使用方便、保护功能完善、运行稳定可靠、节能效果显著，已经成为交流电机 调速的最新潮流。 二、变频节能原理： 1. 风机运行曲线 采用变频器对风机进行控制，属于减少空气动力的节电方法，它和一般常用的调节风门控制风量的方 法比较，具有明显的节电效果。 由图可以说明其节电原理： 图中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压一风量（H―Q）特性，曲线（2）为管网风阻特性（风门全开）。曲线（4）为变频运行特性（风门全开） 假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加 管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。从图中看出，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风 机转速由n1降到n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q―H）特性，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分明显的。 2.风机在不同频率下的节能率
冰箱变频控制板设计方案一．技术指标和功能 序号测试项目单位 技术指标 测试条件 最小值典型值最大值 输入特性 01 输入电压Vac 176 220 264 Hz 47 50/60 63 02 信号Hz 50 - 180 必须符合TTL电平规范;占空比为：40-60% 03 漏电流mA <0.25 (L/N) <0.75 (L/N/G) 输入 64Vac,50~60Hz电 源输出地对大地及外 壳漏电流 输出特性 序 号 信号频率f n(Hz) 压缩机转速n(rpm) 备注 01 f n<30 - 停机 02 f n=30~40 1800 - 03 f n=40~150 n=30f n- 04 f n=150~180 4500 - 05 f n>180 - 停机 环境试验 01 工作温度-20℃to 50℃ 02 存储温度-40℃to 80℃ 03 相对湿度5% - 95%无冷凝 机械结构 01 外形尺寸(mm)(L x W x H) 105×115 ×32.6 公差:GB1804-m级保护功能.6 序 号 项目典型值恢复特性 01 输入过压保护270V 可自恢复 02 输入欠压保护172V 可自恢复 03 内部过流保护4A 可自恢复
二． 总体设计及功能划分 总体设计框图： 整流滤波 L N V+（310V ） GND 驱动电路 逆变电路 PWM 驱动M 控制电路 PWM 波形 三相电压采样 保护电路 封锁PWM 母线电压采样 三相电流采样 1. 电源部分 1） 输入单相220V ，采用全桥整流为310V 直流，基本电路如下： 2. 开关电源：暂时采用板载AC 、DC 变换器 型号：YAS2.5-15-NES 输入220VAC 输出15V 功率2.5W 5V 采用15V 直流变换，采用7805三端稳压芯片。 3. 逆变和驱动部分 方案1： 参考海信变频板：采用IR2103S 驱动芯片，驱动IGBT ：IRGR3B60KD2。 优点：此方案驱动电路简单，有模板测试，调试。 驱动电路： 逆变电路：
1、交流电动机的变频交流调速技术：用半导体电力电子器件构成的变频器，把50或60Hz 的交流电变成频率可调的交流电，供给交流电动机，用以改变交流电动机的运转速度的技术。 2、转差率：同步转速n0与定子转速n之差称为转速差，转速差与同步转速的比值称为转差率S。额定状态下运行时，异步电动机的转差率sn在0.01~0.06之间；空载时，sn在0.05以下。 3、三相异步电动机的调速方法：调频调速、改变磁极对数、改变转差率。 4、三相异步电动机的机械特性：三个主要特征点①理想空载点（N0）：负载转矩T为零，异步电动机的转速n最大，达到同步转速n0。②启动点（S）：异步电动机接通电源瞬间，电动机的转速n为零，此时的和转矩为启动转矩Ts，称为堵转转矩。③临界点（K）：异步电动机的机械特性有一个拐点K，此时对应的转速为临界转速nk。 5、异步电动机负载的机械特性主要是指负载的阻转矩与转速的关系。常见的有恒转矩负载、恒功率负载和二次方率负载。恒转矩负载（负载功率与转速成正比）、恒功率负载（转速和转矩成反比）、二次方率负载（负载的阻转矩与转速的二次方成正比）。 6、变频器的分类：⑴按变换环节：①(间接变频)交-直-交变频器②(直接变频)交-交变频器 ⑵按电压的调制方式：①PAM(脉幅调制)②PWM(脉宽调制)⑶按滤波方式：①电压型变频器②电流型变频器⑷按输入电源的相数：①三进三出变频器②单进三出变频器⑸按控制方式：①v/f控制变频器②转差频率控制变频器③矢量控制变频器④直接转矩控制变频器⑹按用途：①通用变频器②高性能专用变频器③高频变频器⑺按变频器的供电电压的高低分类：①低压变频器②高压变频器 7、直流电动机的工作原理。为什么直流电动机有优越的调速特性！ 答：直流电动机有两个独立的绕组：定子和转子。定子绕组通入直流电，产生稳定磁场；转子绕组通入直流电，产生稳恒电流；定子的稳恒磁场和转子的电流相互作用，产生机械转矩，
规章制度：________ 带式输送机安全运行的规定 单位：______________________ 部门：______________________ 日期：______年_____月_____日 第1 页共4 页
带式输送机安全运行的规定 1、采用滚筒驱动带式输送机运输时，应遵守下列规定： ①必须使用阻燃输送带。带式输送机托辊的非金属材料零部件和包胶滚筒的胶料，其阻燃性和抗静电性必须符合有关规定 ②巷道内应有充分照明。 ③必须装设驱动滚筒防滑保护、堆煤保护和防跑偏装置。 ④应装设温度保护、烟雾保护和自动洒水装置。 ⑤在主要运输巷道内安设的带式输送机还必须装设：输送带张紧力下降保护装置和防撕裂保护装置；在机头和机尾防止人员与驱动滚筒相接触的防护栏。 ⑥液力偶合器严禁使用可燃性传动介质（调速型液力偶合器不受此限）。 ⑦带式输送机巷道中行人跨越带式输送机处应设过桥。 ⑧带式输送机应加设软启动装置，下运带式输送机应加设软制动装置。 2、采用钢丝绳牵引带式输送机运输时，必须装设下列保护装置，并定期进行检查和试验： （1）过速保护； （2）过电流和欠电压保护； （3）钢丝绳和输送带脱槽保护； （4）输送带局部过载保护； （5）钢丝绳张紧车到达终点和张紧重锤落地保护。 在倾斜井巷中，必须装设弹簧式或重锤式制动闸，制动闸的性能应 第 2 页共 4 页
符合下列要求：制动力矩与设计最大静拉力差在闸轮上作用力矩之比不得小于２，也不得大于３；在事故断电或各种保护装置发生作用时能自动施闸。 3、井巷中采用钢丝绳牵引带式输送机或钢丝绳芯带式输送机运送人员时，应遵守下列规定： ①在上、下人员的20m区段内输送带至巷道顶部的垂距不得小于 1.4m，行驶区段内的垂距不得小于1m。下行带乘人时，上下输送带间的垂距不得小于1m。 ②输送带的宽度不得小于0.8m，运行速度不得超过1.8m/s。钢丝绳牵引带式输送机的输送带绳槽至带边的宽度不得小于60mm。 ③乘坐人员的间距不得小于4m。乘坐人员不得站立或仰卧，应面向行进方向，并严禁携带笨重物品和超长物品，严禁抚摩输送带侧帮。 ④上、下人员的地点应设有平台和照明。上行带下行人平台的长度不得小于5m，宽度不得小于0.8m，并有栏杆。上、下人的区段内不得有支架或悬挂装置。下人地点应有标志或声光信号，在距下人区段末端前方2m，必须设有能自动停车的安全装置。在卸煤口，必须设有防止人员坠入煤仓的设施。 ⑤运送人员前，必须卸除输送带上的物料。 ⑥应装有在输送机全长任何地点可由搭乘人员或其他人员操作的紧急停车装置 ⑦钢丝绳芯带式输送机应设断带保护设置。 第 3 页共 4 页
一．设计思路 通用型变频器的硬件电路主要由3部分组成:整流电路、开关电源电路以及逆变电路。整流电路将工频交流电整流为直流,并经大电容滤波供给逆变单元;开关电源电路为IPM和计算机控制电路供电;逆变电路是由PM50RSAl20组成。二．控制回路 1.整流电路 整流电路中,输人为380V工频交流电。YRl～YR3为压敏电阻,用于吸收交流侧的浪涌电压,以免造成变频器损坏。输人电源经二极管整流桥6R130G-160整流为直流,并经电的作用。发光二极管用于指示变频器的工作状态。Rl是启动过程中的限流电阻,由El～E4大电容滤波后成为稳定的直流电压,再经电感和电容滤波后作为逆变单元和开关电源单元的电源。R2和R3是为了消除电容的离散性而设置的均压电阻,同时还起到放于E1～E4容量较大,上电瞬间相当于短路,电流很大,尺l可以限制该电流大小,电路正常状态后由继电器RLYl将该电阻短路以免增加损耗。继电器的控制信号SHORT来自于计算机,上电后延时一定时间计算机发出该信号将电阻切除。R1应选择大功率电阻,本电路中选择的是20W的水泥电阻,而且为了散热该电阻安装时应悬空。电路中的+5V、+12V和±15V电压是由开关电源提供的电压。LVl是电压传感器,用于采集整流电压值,供检测和确定控制算法用。UDCM是电压传感器的输出信号。通过外接插排连接至外接计算机控制电路。 2.开关电路 输出电压进行变换,为IPM模块和外接的计算机控制电路提供电源,提供的 电压为±该电路主要由PWM控制器TL3842P、MOSFETK1317和开关变压器组成, 其功能是对整流电路的流15V、+1直2V、+5v。
变频技术的发展趋势及 其应用 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
变频技术的发展趋势及其应用 0引言 在工业生产及国计民生中电机的使用十分广泛，电机的传动方式一般分为直流电机传动及交流电机传动。过去由于交流电机实现调速较困难或某些调速方式低效不够理想，因而长期以来在调速领域大多采用直流电机，而交流电动机的优点在调速领域中未能得到发挥。交流电动机的调速方式一般有以下三种。 1）变极调速是通过改变电动机定子绕组的接线方式以改变电机极数实现调速，这种调速方法是有级调速，不能平滑调速，而且只适用于鼠笼电动机。 2）改变电机转差率调速其中有通过改变电机转子回路的电阻进行调速，此种调速方式效率不高，且不经济。其次是采用滑差调速电机进行调速，调速范围宽且能平滑调速，但这种调速装置结构复杂（一般由异步电机、滑差离合器和控制装置三部分组成），滑差调速电机是在主电机转速恒定不变的情况下调节励磁实现调速的，即便输出转速很低，而主电机仍运行在额定转速，因此耗电较多，另外励磁和滑差部分也有效率问题和消耗问题。较好的转差率调速方式是串级调速。3）变频调速通过改变电机定子的供电频率，以改变电机的同步转速达到调速的目的，其调速性能优越，调速范围宽，能实现无级调速。 目前我国生产现场所使用的交流电动机大多为非调速型，其耗能十分惊人。如采用变频调速，则可节约大量能源。这对提高经济效益具有十分重要的意义。 1变频调速技术的发展 上世纪50年代末，由于晶闸管（SCR）的研究成功，电力电子器件开始运用于工业生产，可控整流直流调速便成了调速系统中的主力军。但由于直流电机结构复
变频技术在加热炉鼓风机应用的节能效果分析 摘要：针对板材厂中板线3＃加热炉鼓风机传统风量控制方法的缺点，结合变频 调速控制方法的理论和特点, 并通过具体实例对变频调速技术运用3#加热炉鼓风 机时的节能状况进行详细分析和计算，总结出了节能效果和推广该技术的意义。 关键词：中板加热炉鼓风机变频器效果分析 引言 板材厂中板线3＃加热炉年出钢总量占总产量的80%以上。由于处于高炉煤 气管网的末端，煤气热值及压力都波动都很大，生产负荷变化也较大，造成鼓风 机供风量和风压也跟着大幅的波动，给鼓风机和引风机的正常运行和加热炉最优 控制带来了较大的影响，3#加热炉现有两台鼓风机，一台是低压风机，供风量无 法满足生产要求很少使用，另一台为高压风机。引风机两台，分别是空气侧引风 机和煤气侧引风机组成，鼓风机、引风机的调节都是通过调节风管上的调节阀进 行调节，由于高压鼓风机转速高过低压鼓风机许多，所以炉子的风压、风量出现 富余，风压、风量的大幅波动严重影响炉内空煤气混合状况，增加了氧化烧损。 系统存在的主要问题有：（1）无法随时动态跟踪工艺进行风量调节以满足最佳工艺的要求，同时在生产过程中引风机、鼓风机风管上的风阀开度仅开到40%-70%，造成不必要的电能消耗。（2）由于供给的助燃风量过剩，导致钢坯氧化烧 损较高，带走的热量过多造成不必要的能源消耗和金属消耗。(3)在生产操作过程 中如果进风口风门开度调节不当，在小风量时很容易产生鼓风机共振，严重影响 设备安全运行。 一、变频节能技术原理分析 从本质上对变频节能技术进行分析的话，就是利用有效输出电压的调节，来 合理的控制风机的实际功率，实现对转速的合理调节，进而达到对风量的调整。 将变频技术应用到风机中，风口的挡板就可以不再利用，处于完全打开的状态就 可以，这样就可以利用变频技术，对风量的输出进行合理调整了。风机转速一般 按照以下公式可以得出： n=(1－s)n0 n0=60f/p 其中n代表着实际转速，n0代表理论转速，s代表转差率，f代表电机的运行频率(60是60s)，p代表着电机极对数。从这个公式可以看出：在转差率 s忽略不 计的情况下(s=0-0.05)，电机的实际转速n=60f/p，也就是说n与f是存在正比关 系的，当n的值增加时，f的值就也会增加；当f值减少时，控制功率也必然会 减少，因此对f值进行合理的控制和调整，就可以实现对电机转速n的调节。 二、系统控制 将备用鼓风机改为变频控制，变频器选用400Kw的G130西门子变频器柜控制。既满足了助燃风量的要求，同时随时动态跟踪工艺要求进行风量调节，实现 了最佳工艺要求。引风机采用了在引风机软启动控制柜和1#、2#炉鼓风机变频控制柜之间加装转换控制柜，利用1#、2#炉变频风机控制柜控制引风机，既降低了成本投入也满足了生产要求。另外采用变频控制降低了不仅电能的消耗，同时减 少了氧化烧损，提高了产品的质量。人机界面友好，操作简单。风压控制采用变 频器，设定为固定风压时，根据流量的需求变化自动调节频率，极大的较少了高 压风机的操作强度。风压系统具有自动手动两种控制模式，增加了系统的可靠性，控制精度高。
双向运输带式输送机的应用 结合双向运输带式输送机在实际工艺设计中的应用，根据理论分析和实践经验，提出并阐述了双向输送机的一些布置特点及注意事项。目前，带式输送机作为物料的一种连续运输设备，发展迅速，特别是在矿山、冶金等行业，带式输送机运输的连续性，可靠性，及对物料的广泛适应性让其在相关行业应用广泛。带式输送机经过多年的发展，根据物料特性及实际工艺需要，衍生出大倾角带式输送机，转弯带式输送机，管状带式输送机等，在实际应用中，减少了基建投资，取得了良好的经济效益。本文主要针对特殊工艺情况下的双向运输带式输送机的特点及应用进行介绍。 1.双向运输带式输送机的特点 双向带式输送机实际上是在普通带式输送机的基础上，同时利用下带面输送物料，以减少输送带数量及转载环节，节省投资。 1.1.翻带装置 双向带式输送机由于其物料输送的特殊性，与普通带式输送机的不同之处在于，其下带面设置了翻带装置，以保证带式输送机的正常运行，其好处主要体现在以下几个方面。 1.1.1.对于输送带而言，一般应具有一定的覆盖层厚度，使其在使用期内芯层不会因覆盖层磨损而暴露，物料一般在上覆盖面运行，其上覆盖面与下覆盖面的比值应不大于3:1，但钢丝绳芯输送带则不受此限制，且输送机会在适当位置的覆盖层内预埋线圈等监测保护元件，故如果输送机上下带面同时运送物料时，必须增加翻带装置，保证物料始终与输送带的同一面接触，减小物料对输送带的磨损，保证输送机的正常运行。
1.1. 2.当输送机上下带面同时运送物料时，如果不增加翻带装置，当下带面清扫器出现故障或者清扫器效果不明显时，输送带上面粘附的物料碎屑会粘附在托辊及输送带上，长期运行会使托辊直径及输送带厚度增大，增大运行阻力，增加电耗。严重时还会导致输送机跑偏，影响整机的正常运行。 1.1.3.对于某些湿性物料，如煤炭，水泥等，其本身自带的水分会附着在输送带上，如果不使用翻带装置，会导致输送带与滚筒之间的摩擦力减小，严重时会产生打滑。 1.1.4.运输粘性物料时，物料不可避免的要粘附在输送带上，而输送带工作面与滚筒会直接接触，如果不使用翻带装置，在输送机长期运行过程中，会使物料粘附在滚筒上，造成滚筒直接增大，使输送带跑偏。 1.2.双向运输 双向运输带式输送机可实现对物料的双向运输，其在工艺布置方面的好处主要体现在以下几个方面。 1.2.1.利用下带面输送物料，可以减少输送机数量及转载环节，节省空间，减少占地面积，减少了基建投资，在某些需要来回双向运输的工艺环节优势明显，能使整体工艺布局更加简洁实用。 1.2.2.在矿井生产系统工艺设计时，不可避免涉及到矸石的排放问题，在矸石量大且无利用价值的条件下，矸石一般依靠地形选择填沟堆砌，但排矸场地一般离工业场地较远且地势复杂，这时可以利用主井带式输送机下带面将地面洗选矸石运往井下与掘进矸石一起，通过新掘巷道直接运往排矸场地，即节约了地面用地，又实现了排矸系
系统设计方案 一、为什么要进行调速 系统是否需要调速，是相对比较容易确定的。根据工艺运行要求，如果除启动和停止过程外，在运行期间也需要改变电机转速，或者运行中虽然电机转速基本不变，但每次运行时对电机转速的要求却并不一样，那就需要调速的系统。有时候即使不调速也能够运行，但运行时的能耗指标很差，长期运行的费用使其选择调速运行更加经济，也应该作为调速的应用对待，如水泵和风机的情况。 此外，在稳定转速基本不变的电力拖动系统中，有两种情况可能也需要采用高性能的调速系统。一是需要高的转速稳定性时，二是需要改善启动以及停止过程时，及我们常常说的软启动和软停止情况。 二、确定调速方案 在确定系统需要调速之后，要进一步考察的是，是否使用以下一些简单廉价的调速方式来满足要求。 首先，变级数多速电动机是一种简单的有级调速方式，它实际上是把具有不同级数的电动机做成了一个统一体，通过外部电路连接成不同的级数，改变电动机的同步转速。这种方式比较简单，系统的成本低，不产生额外能耗，机械特性也比较硬。它的缺点是有级调速而且每级速度不能随意改变，同时运行中改变级数会产生严重的电气冲击和机械冲击。故变级调速只适用于运行中不需要调速的粗略型有级变速应用。 其次，转子串电阻方式也是一种调速方式。这种方式的投资成本比直流调速和变频调速低，但属于能耗方式，调速时输入功率基本不变，靠把多余能量消耗在外接转子电阻上而实现调速，因此他肯定不能用于满足节能方面的调速需求。此外，他改变的是机械特性斜率，会使转性稳定性变差，调速深度越 大，稳定性越大。故说，串联电阻方式适合于不大的调速范围、很低的速度精度要求和速度稳定性要求、没有节能需要、非位能负载的调速应用。 还有，转差离合器一种由不调速的电动机带动的电磁调速装置，其主动轴由电动机带动，励磁后产生旋转磁场，相当于异步电动机定子的作用；从动轴上有转子绕组，作用相当于异步电动机转子。这种调速方式是通过改变电动机机械特性斜率来调速的，速度精度和速度稳定性同样很差。为此转差离合器调速通常采用了简单的速度闭环控制，稳态速度有所提高，速度稳定性也有所改善，但动态调速性能仍然很差。故说转差离合器调速适合于小容量、不需要节能、精度低、低动态性能要求的调速应用。随着小容量变频器成本的降低这种调速方式的应用价值也就大大降低了。
交流变频调速技术发展的现状及趋势 概述 交流电动机变频调速技术是在近几十年来迅猛发展起来的电力拖动先进技术，其应用领域十分广泛。为了适应科技的发展，将先进技术推广到生产实践中去，交流变频调速技术已成为应用型本科、高职高专电类专业的必修或选修课程。 变频调速技术概述，常用电力电子器件原理及选择，变频调速原理，变频器的选择，变频调速拖动系统的构建，变频技术应用概述，变频器的安装、维护与调试和变频器的操作实验。 在理论上以必需、够用为原则；精心选材，努力贯彻少而精、启发式的教学思想； 变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率来达到交流电动机调速目的的技术。大家知道，从大范围来分，电动机有直流电动机和交流电动机。由于直流电动机调速容易实现，性能好，因此，过去生产机械的调速多用直流电动机。但直流电动机固有的缺点是，由于采用直流电源，它的滑环和碳刷要经常拆换，故费时费工，成本高，给人们带来不少的麻烦。因此人们希望，让简单可靠价廉的笼式交流电动机也能像直流电动机那样调速。这样就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速和串极调速等交流调速方式；由此出现了滑差电机、绕线式电机、同步式交流电机。但其调速性能都无法和直流电动机相比。直到20世纪80年代，由于电力电子技术、微电子技术和信息技术的发展，才出现了变频调速技术。它的出现就以其优异的性能逐步取代其他交流电动机调速方式，乃至直流电动机调速系统，而成为电气传动的中枢。 要学习交流电动机的变频调速技术，必须有电力拖动系统的知识。因此，先温习电力拖动系统的基础知识。电力拖动系统由电动机、负载和传动装置三部分组成。描写电力拖动系统的物理量主要是转速，n和转矩T（有时也用电流，因转矩和电动机的电枢电流成正比）。两者之间的关系式称为机械特性。 交流电动机是电力拖动系统中重要的能量转换装置,用来实现将电能转换为机械能。长期以来人们一直在寻求对电动机转速进行调节和控制的方法,起初由于直流调速系统的调速性能优于交流调速系统,直流调速系统在调速领域内长期占居主导地位。 变频调速是通过变频器来实现的，对于变频器的容量确定至关重要。合理的容量选择本身就是一种节能降耗措施。根据现有资料和经验，比较简便的方法有三 种 对于可调速的电力拖动系统，工程上往往根据电动机电流形式分为直流调速系统和交流调速系统两类。它们最大的不同之出主要在于交流电力拖动免除了改变直流电机电流流向变化的机械向器——整流子。 20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优
生产线变频调速系统设计 本设计案例是一个50m直线式组装生产。两端是工件上下线用的液压升降台，12台滚筒马达均匀分布在生产线上，另安装有行程开关、光电开关、磁感应开关等用于完成位置检测、控制的作用。一个滚筒组即3台电动机配用一个变频器。另外，配置一台PLC作为控制用。 1．变频器接口的应用 图1是一个无矢量控制的标准型变频器接口图，变频器调频信号电压由PLC提供，信号电压范围是0～5V。7、8、9是继电器输出信号，这里用作正常运行指示灯；17、18是集电极开路输出端子，这里用作故障指示灯用，在发生过电流故障时灯亮。 图1 变频器接口的应用 11端是随变频器输出频率变化的电压信号输出端子，0～5V对应的频率范围是0～50Hz，所以，可以作为现场速度指示信号。 图1中，故障指示信号也应送到PLC，以使PLC进行统一控制。 2．变频器及滚筒电机的选用 变频器的选用和一般系统变频器的选用类似，即首先保证变频器的容量大于电动机的容量，还应考虑变频器的额定电流要大于电动机的额定电流。变频器容量选择方法是：变频器的额定电流值≥K[NImn+n（Imdn-Imn）] 式中：N—滚筒电动机台数； Imn—滚筒电动机额定电流； Imdn—电动机堵转电流； n—可能堵转的电动机台数； K—系数，通常最小取1.1。 其次，选择变频器的类型。由于本滚筒传动系统对稳态精度及动态响应要求不高，可选用无矢量控制的标准型变频器，实际选用的变频器输出频率精度为0.01%×最高频率，附表是某国产变频器的全系列变频器的主要参数表，在目前通用变频器领域中具有一定代表性。在变频器参数设定中，通常选用合适的V/f控制曲线是需要重点考虑的，但是对生产线传动系统这种恒转矩负载来说，最好采用具有恒转矩控制功能的变频器，如果用变频器实现恒转矩调速，必须加大电动机及变频器的容量，以提高低速情况下的转矩。在系统控制方式中，采用无速度传感器的开环控制即可。 由于滚筒电机的特殊性，还有需要注意的地方。首先，相同功率的滚筒电动机比普通笼型异步电动机的额定电流大得多，一般在2倍以上；其次，滚筒电动机可能会发生堵转的情况，一般，滚筒电动机的堵转电流并不大，为其额定电流的3倍左右，但对变频器来说，电流的裕度要求比一般系统大。
天津职业技术师范大学 课程设计说明书题目：三相异步电动机变频调速系统设计及仿真 指导老师： 班级：机检1112班 组员
天津工程师范学院 课程设计任务书 机械工程学院机检1112 班学生 课程设计课题： 三相异步电动机变频调速系统设计及仿真 一、课程设计工作日自 2015 年 1 月 12 日至 2015 年 1 月 23 日 二、同组学生： 三、课程设计任务要求（包括课题来源、类型、目的和意义、基本要求、完成时 间、主要参考资料等）： 1、目的和意义 交流调速是一门重要的专业必修课，它具有很强的实践性。为了加深对所学课程（模拟电子技术、数字电子技术、电机与拖动、电力电子变流技术等）的理解以及灵活应用所学知识去解决实际问题，培养学生设计实际系统的能力，特开设为期一周的课程设计。 2、具体内容 写出设计说明书，内容包括： （1）各主要环节的工作原理； （2）整个系统的工作原理（包括启动、制动以及逻辑切换过程）； （3）调节器参数的计算过程。 2．画出一张详细的电气原理图； 3．采用Matlab中的Simulink软件对整个调速系统进行仿真研究，对计算得到的调节 器参数进行校正，验证设计结果的正确性。将Simulink仿真模型，以及启动过程中的电流、转速波形图附在设计说明书中。 4、考核方式 1．周五采用口试方式进行考核（以小组为单位），成绩按百分制评定。其中小组分数占60%，个人成绩占40%（包括口试情况和上交材料内容）； 2．每天上午8:30--11:30在综合楼226房间答疑。 五、参考文献 1、陈伯时．电力拖动自动控制系统----运动控制系统（第3版）．机械工业出版社，2003 指导教师签字：教研室主任签字：
变频调速技术在风机、泵类的应用 发表时间：2008-11-03T15:17:59.513Z 来源：《中小企业管理与科技》供稿作者：于志平 [导读] 在煤矿企业中，风机、泵类设备应用范围广泛；其电能消耗是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。 摘要：在煤矿企业中，风机、泵类设备应用范围广泛；其电能消耗是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。 关键词：变频调速节能风机泵 一、引言 在煤矿企业中，风机、泵类设备应用范围广泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的7%~25%，是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。 而八十年代初发展起来的变频调速技术，正是顺应了发展的要求，开创了一个全新的智能电机时代。一改普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无须任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，从而降低电机功耗达到系统高效运行的目的。 八十年代末，该技术引入我国并得到推广。现已在电力、冶金、石油、化工、造纸、食品、纺织等多种行业的电机传动设备中得到实际应用。目前，变频调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。卓越的调速性能、显著的节电效果，改善现有设备的运行工况，提高系统的安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命等优点随着应用领域的不断扩大而得到充分的体现。 二、综述 通常在工业生产、产品加工制造业中风机设备主要用于锅炉燃烧系统、烘干系统、冷却系统、通风系统等场合，根据生产需要对炉膛压力、风速、风量、温度等指标进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况。而最常用的控制手段则是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。这样，不论生产的需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。在生产过程中，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。从而导致生产成本增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。 泵类设备在生产领域同样有着广阔的应用空间，提水泵站、水池储罐给排系统、工业水（油）循环系统、热交换系统均使用离心泵、轴流泵、齿轮泵、柱塞泵等设备。而且，根据不同的生产需求往往采用调整阀、回流阀、截止阀等节流设备进行流量、压力、水位等信号的控制。这样，不仅造成大量的能源浪费，管路、阀门等密封性能的破坏；还加速了泵腔、阀体的磨损和汽蚀，严重时损坏设备、影响生产、危及产品质量。 风机、泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。 近年来，出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求，加之采用变频调速器（简称变频器）易操作、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点；因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案。 变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交—直—交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。 三、节能分析 通过流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量Q，压力H以及轴功率P具有如下关系：Q∝n，H∝n2，P∝n3；即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。 以一台水泵为例，它的出口压头为H0（出口压头即泵入口和管路出口的静压力差），额定转速为n0,阀门全开时的管阻特性为r0,额定工况下与之对应的压力为H1,出口流量为Q1。 在现场控制中，通常采用水泵定速运行出口阀门控制流量。当流量从Q1减小50%至Q2时，阀门开度减小使管网阻力特性由r0变为r1，系统工作点沿方向I由原来的A点移至B点；受其节流作用压力H1变为H2.水泵轴功率实际值（kW）可由公式：P=Q.H／（ηc.ηb）×10-3得出。其中，P、Q、H、ηc、ηb分别表示功率、流量、压力、水泵效率、传动装置效率，直接传动为1.假设总效率（ηc.ηb）为1，则水泵由A点移至B点工作时，电机节省的功耗为AQ1OH1和BQ2OH2的面积差。如果采用调速手段改变水泵的转速n，当流量从Q1减小50%至Q2时，那么管网阻力特性为同一曲线r0，系统工作点将沿方向II由原来的A点移至C点，水泵的运行也更趋合理。在阀门全开，只有管网阻力的情况下，系统满足现场的流量要求，能耗势必降低。此时，电机节省的功耗为AQ1OH1和CQ2OH3的面积差。比较采用阀门开度调节和水泵转速控制，显然使用水泵转速控制更为有效合理，具有显著的节能效果。 另外，阀门调节时将使系统压力H升高，这将对管路和阀门的密封性能形成威胁和破坏；而转速调节时，系统压力H将随泵转速n的降低而降低，因此不会对系统产生不良影响。 从上面的比较不难得出：当现场对水泵流量的需求从100%降至50%时，采用转速调节将比原来的阀门调节节省BCH3H2所对应的功率大小，节能率在75%以上。与此相类似的，如果采用变频调速技术改变泵类、风机类设备转速来控制现场压力、温度、水位等其它过程控制参量，同样可以依据系统控制特性绘制出关系曲线得出上述的比较结果。亦即，采用变频调速技术改变电机转速的方法，要比采用阀门、挡板调节更为节能经济，设备运行工况也将得到明显改善。 四、节能计算 对于风机、泵类设备采用变频调速后的节能效果，通常采用以下两种方式进行计算： 1、根据已知风机、泵类在不同控制方式下的流量－负载关系曲线和现场运行的负荷变化情况进行计算。 以一台IS150-125-400型离心泵为例，额定流量200.16m3/h，扬程50m；配备Y225M-4型电动机，额定功率45kW.泵在阀门调节和转速调节时的流量－负载曲线如下图示。根据运行要求，水泵连续24小时运行，其中每天11小时运行在90%负荷，13小时运行在50%负荷；全年运
、DSJ100/30/2×75X型下运 带式输送机技术要求 根据我矿2013年采掘计划安排，11采区回风上山和11131底抽巷两条巷道于2月份开始进入正常掘进，掘进期间采用DSJ100/30/2×75X型胶带运输机运输出矸，为满足现场需求，确保电动机的质量及按期交货，提出如下技术要求： 一、供货范围： 二、适用条件： 1、输送机工作环境温度5°- 40°； 2、适用于煤与瓦斯突出矿井井下工作环境； 3、运量300t/h，运输距离980m； 4、运输方式：下运； 5、坡度-10° 6、运输物料：岩石（粉），容重m3； 三、输送带缠绕结构示意图 四、单部皮带机主要技术性能参数： 1、胶带：煤矿用整芯带，型号：PVG1250S,矿方自备。 2、隔爆电动机型号YB3-280S-4，功率75KW，电压等级380/660V，数量2台，防爆绝缘等级F级，防爆类型：ExdI，防护等级IP54, 采用南阳防爆电机。 3、减速器采用进口减速器，数量2台，采用SEW或弗兰德公司产品。 4、高速端采用柱销联轴器,数量2台；低速端采用棒销联轴器与
传动滚筒连接。 5、制动器采用液压盘式制动器，型号KZP-1000/2*100,额定制动力矩，电压等级380V/660V，数量1台。 6、张紧方式：采用仓架式JH-8绞车张紧。 7、传动滚筒直径φ800mm，托辊直径φ108mm。 8、启动方式：采用液粘或变频，矿方自备。 五、技术及制造加工要求： 1、设计校核和制造，符合国家有关机械、煤炭行业的标准，在正常工况下均能平稳启动和停车，安全、持续运行，无过度的应力、振动、温升、磨损、腐蚀、老化等其它问题。 2、带式输送机机头传动机架和驱动机架采用整体结构。头部卸载梁为伸出梁结构，有卸载护板，卸载刮煤板，机头、机尾及中间架各设置一套清扫器，要求耐磨性好，弹性好，机械强度高，清扫效果好，使用寿命长。安装、调整、维护方便。 3、驱动形式：双滚筒双机驱动，驱动部为落地安装方式。 驱动部 减速器 减速器采用进口减速机，数量 2台，要求减速器的正常工作温度在80℃以下，减速机的各出轴在3年内不得出现渗油现象。 4、滚筒组 传动滚筒直径φ800mm，滚筒包胶胶料具有阻燃、抗静电功能，厚度不小于20 mm，挂胶层应符合标准MT113的规定，滚筒表面包覆菱形胶板以增大摩擦力。φ800mm、φ630mm、φ500mm和φ320mm轴承采用SKF轴承，其余滚筒轴承采用哈、瓦、洛等名牌产品。卸载滚筒直径φ630mm（采用轴座），机尾滚筒直径φ500mm（采用外置轴承），其余改向滚筒直径可选为φ200mm。所有滚筒应采用先进技术设计、
变频调速技术在风机、泵类中的应用分析 在工业生产和产品加工制造业中，风机、泵类设备应用范围广泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的7%~25%，是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。 而八十年代初发展起来的变频调速技术，正是顺应了工业生产自动化发展的要求，开创了一个全新的智能电机时代。一改普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无须任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，从而降低电机功耗达到系统高效运行的目的。 八十年代末，该技术引入我国并得到推广。现已在电力、冶金、石油、化工、造纸、食品、纺织等多种行业的电机传动设备中得到实际应用。目前，变频调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。卓越的调速性能、显著的节电效果，改善现有设备的运行工况，提高系统的安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命等优点随着应用领域的不断扩大而得到充分的体现。 通常在工业生产、产品加工制造业中风机设备主要用于锅炉燃烧系统、烘干系统、冷却系统、通风系统等场合，根据生产需要对炉膛压力、风速、风量、温度等指标进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况。而最常用的控制手段则是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。这样，不论生产的需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。在生产过程中，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。从而导致生产成本增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。 泵类设备在生产领域同样有着广阔的应用空间，提水泵站、水池储罐给排系统、工业水（油）循环系统、热交换系统均使用离心泵、轴流泵、齿轮泵、柱塞泵等设备。而且，根据不同的生产需求往往采用调整阀、回流阀、截止阀等节流设备进行流量、压力、水位等信号的控制。这样，不仅造成大量的能源浪费，管路、阀门等密封性能的破坏；还加速了泵腔、阀体的磨损和汽蚀，严重时损坏设备、影响生产、危及产品质量。 风机、泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。 近年来，出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求，加之采用变频调速器（简称变频器）易操作、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点；因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案。