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摘要：随着变频技术的日趋成熟，它在地下矿山中起着不可或缺的作用，它能够提高矿山生产设备的效率，节约电能。变频技术能够应用在矿井提升机、空气压缩机、通风和井下排水中，本文主要介绍变频器的应用现状和应用前景。
关键词：变频调速、排水、通风、规格
【中图分类号】TP872
1 概述 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。本文主要介绍变频调速器在地下开采煤山中的应用的现状和应用前景，地下矿山需要考虑设备的防爆问题。
地下矿山的生产较复杂。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。
根据多年来矿山电气传动的经验及在矿山进行变频调速的应用实践，我认为，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。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问题外，与人们对变频器的认识不够有关，也与不能正确了解矿山设备对变频器的特殊要求、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。
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（专门或主要提升矿石，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，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。
将變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。2.2 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。
（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。
2.3 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）。
2.4 关于井下排水泵等是否可用变频调速的问题
井下排水泵等设备容量大，是矿山的高耗能设备。对于它是否可以采用变频调速来实现节能运行呢？我认为，采用变频调速是达不到节能目的的。
我看到有的文章说，变频器用于井下排水泵站的节能[3]。我认为，这是不现实的。因为任何矿山为排出井下的涌水，都在井底设有水仓。值班工人根据水仓水位确定开停水泵及开停几台水泵，因此它不需进行流量的调节。所以，它不需要采用变频器。对于地面生活供水或工业供水的泵站，由于需要根据用水量的多少来调节供水量，在这种情况下，采用变频调速以调节流量，可达到节能的目的。
3 选择变频器应注意的事项
变频器，特别是高压变频器价格昂贵，如选择不当，达不到节电和提高生产效率的目的，以致造成浪费和不必要的麻烦和损失。
（1） 电机调速虽是风机、水泵节能的有效途径，但并非凡是风机、水泵都能采用调速节电。对于工艺参数基本稳定，不需要调速的风机、水泵可以采用高效节能电机和高效节能风机，以提高系统效率。对于已建成而配置不合理的风机可以通过采用更换电机，调节叶片角度等方法达到节电的目的。
（2） 进行可行性分析
在选择要进行的变频调速的设备对象以后，应从提高效率或提高产品质量的需要情况，从节约电能的情况进行分析、计算，并与变频器的投资进行比较，计算出变频器的投资回收期。同时还应分析外部条件是否满足变频器的使用要求。
（3） 变频器的可靠性
变频器的可靠性如何，直接决定了变频器能否成功地应用于生产。这是选择哪种变频器的首要条件。
（4） 根据生产厂家提供的技术规格和技术参数来选择变频器在按工艺要求、电源条件、场地及容量等选择了变频器方案后，再具体到选择哪个厂家的哪种高压变频器。
4 结束语
《中华人民共和国节约能源法》第39条，已将变频调速技术列为通用节能技术加以推广。在矿山推广应用变频器节能是重要目的之一，如风机、水泵；同时也有提高生产效率、降低维修工作量、提高产品质量等目的，如电铲、牙轮钻机、矿井提升机等。在矿山应用变频器和其它工业部门有相同之处，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些特殊要求，所用的变频器还有一些技术开发工作要做。
本文的目的在于抛砖引玉。由于作者的水平有限，资料不够，经验不足，所述内容错误之处在所难免，请多加批评指正。
参考文献
[1] 采矿手册[m]. 冶金工业出版社，1991，（6）.
[2] 张永惠. 高压变频器的选择[j]. 变频器世界，1999，（6）.
[3] 李虹.变频调速在矿山节能中的应用[j].变频器世界，2003，（8）.
关键词：变频调速、排水、通风、规格
【中图分类号】TP872
1 概述 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。本文主要介绍变频调速器在地下开采煤山中的应用的现状和应用前景，地下矿山需要考虑设备的防爆问题。
地下矿山的生产较复杂。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。
根据多年来矿山电气传动的经验及在矿山进行变频调速的应用实践，我认为，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。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问题外，与人们对变频器的认识不够有关，也与不能正确了解矿山设备对变频器的特殊要求、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。
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（专门或主要提升矿石，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，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。
将變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。2.2 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。
（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。
2.3 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）。
2.4 关于井下排水泵等是否可用变频调速的问题
井下排水泵等设备容量大，是矿山的高耗能设备。对于它是否可以采用变频调速来实现节能运行呢？我认为，采用变频调速是达不到节能目的的。
我看到有的文章说，变频器用于井下排水泵站的节能[3]。我认为，这是不现实的。因为任何矿山为排出井下的涌水，都在井底设有水仓。值班工人根据水仓水位确定开停水泵及开停几台水泵，因此它不需进行流量的调节。所以，它不需要采用变频器。对于地面生活供水或工业供水的泵站，由于需要根据用水量的多少来调节供水量，在这种情况下，采用变频调速以调节流量，可达到节能的目的。
3 选择变频器应注意的事项
变频器，特别是高压变频器价格昂贵，如选择不当，达不到节电和提高生产效率的目的，以致造成浪费和不必要的麻烦和损失。
（1） 电机调速虽是风机、水泵节能的有效途径，但并非凡是风机、水泵都能采用调速节电。对于工艺参数基本稳定，不需要调速的风机、水泵可以采用高效节能电机和高效节能风机，以提高系统效率。对于已建成而配置不合理的风机可以通过采用更换电机，调节叶片角度等方法达到节电的目的。
（2） 进行可行性分析
在选择要进行的变频调速的设备对象以后，应从提高效率或提高产品质量的需要情况，从节约电能的情况进行分析、计算，并与变频器的投资进行比较，计算出变频器的投资回收期。同时还应分析外部条件是否满足变频器的使用要求。
（3） 变频器的可靠性
变频器的可靠性如何，直接决定了变频器能否成功地应用于生产。这是选择哪种变频器的首要条件。
（4） 根据生产厂家提供的技术规格和技术参数来选择变频器在按工艺要求、电源条件、场地及容量等选择了变频器方案后，再具体到选择哪个厂家的哪种高压变频器。
4 结束语
《中华人民共和国节约能源法》第39条，已将变频调速技术列为通用节能技术加以推广。在矿山推广应用变频器节能是重要目的之一，如风机、水泵；同时也有提高生产效率、降低维修工作量、提高产品质量等目的，如电铲、牙轮钻机、矿井提升机等。在矿山应用变频器和其它工业部门有相同之处，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些特殊要求，所用的变频器还有一些技术开发工作要做。
本文的目的在于抛砖引玉。由于作者的水平有限，资料不够，经验不足，所述内容错误之处在所难免，请多加批评指正。
参考文献
[1] 采矿手册[m]. 冶金工业出版社，1991，（6）.
[2] 张永惠. 高压变频器的选择[j]. 变频器世界，1999，（6）.
[3] 李虹.变频调速在矿山节能中的应用[j].变频器世界，2003，（8）.