時間：2023-03-16 16:36:04
引言：易發表網憑借豐富的文秘實踐，為您精心挑選了九篇變頻技術論文范例。如需獲取更多原創內容，可隨時聯系我們的客服老師。
（1）交流-交流變頻，使固定的交流電源轉換成頻率變化的交流電源，主要特點是沒有中間環節，缺點為變換的頻率范圍不大。（2）交流-直流-交流變頻，使固定的交流電源轉換成直流，將直流電源轉變成頻率變化的交流電。由于直流到交流環節易于控制，因此，頻率可調節范圍和提高變頻電機特性等，具有明顯的優勢。其裝置在煤礦井下已大量使用。如圖1所示為交直交變頻器的主電路圖。這種方法只適用于小容量逆變器，不常用。還有一種方法為脈寬調制，逆變器電壓的大小經過變化，使輸出脈沖進行變化。現在國內外變頻器技術以驚人的速度在發展，在不同的功能上，模擬早期的設置已被設定數字量取代，特別是在我國煤礦井廣泛應用，帶來了巨大的經濟和社會效益。
2變頻調速技術的應用
使用PID控制器和可編程控制器（PLC）控制技術來控制變頻器，反向，速度，加速，減速時間，實現各種復雜的控制，為適應煤礦提升，壓風，排水，電牽引采煤機設備的要求。提升機PLC，PID變頻控制技術更為復雜，這里不介紹了。壓風機為例，對變頻調速控制技術和功能的應用，證明變頻調速技術的優越性和經濟效益的描述。在正常操作壓力風機，當罐內壓力達到規定的壓力，通過壓力調節器處于閑置狀態，風機的壓力，為了降低儲罐壓力，當氣體儲罐壓力低于規定壓力，機器正常使用工作。但空氣壓縮機輸出壓力波動較大，不能達到理想的空氣壓力，直接影響到氣動工具的正常運行。在變頻技術的使用，確保空氣壓縮機輸出壓力保持不變，總是讓空氣壓縮機輸出壓力保持在正常的工作壓力水平，大大提高煤炭生產效率。與傳統的PID控制對比，檢測信號反饋給變頻器控制量，以控制變量的目標信號進行比較，以確定它是否是預定的控制目標，根據二者之間的差異進行調整，達到控制目的。如儲氣罐壓力超過目標值（氣艙壓力給定值），應調節壓縮空氣同氣艙壓力值近視平衡。相反，如儲氣罐壓力低于目標，應調節儲氣罐壓力同目標壓力近視平衡。通過對變頻調速技術在壓風機上的應用，可以達到空氣壓縮機輸出壓力基本上保持恒定的生產價值的需要，空氣壓縮機輸出壓力始終保持在最佳狀態下生產。
3變頻調速技術優點和效益
我國對先進工業技術的開發有法律保障，在《中華人民共和國節約能源法》、《高耗能特種設備節能監督管理辦法》中明確規定：在工業生產應用中，大力支持節能減排技術的研發、創造、展示以及推廣，為了降低能源的耗損比率；大力推廣企業用高效率、高能源利用率的、鍋爐、電動機、窯爐、泵類等工業設備，爭取開創更加先進的工業檢測和工業控制技術。然而，在具體實施過程中我們需要了解面臨的挑戰：
1.1對機械設備的危害與干擾
從機器自身結構來看，大部分空壓機生產簡單有明顯的技術缺陷：輸入的壓力數大于一定值時，變頻空壓機會自動打開導致電動機空轉，嚴重浪費電力資源并且損害機器本身，繼而導致異步電動機的頻繁啟動和頻繁暫停，降低電動機的使用壽命。變頻空壓機啟動時需要很大的電流，對電網沖擊較大，而且嚴重磨損了電器本身的轉動軸承設備。電動機在運作的時候會產生很嚴重的噪音污染，電動機周圍的工作環境比較惡劣，也對工作人員的健康產生不利影響，且以人為調節法來調節電動機的輸出壓力，運轉效率低，嚴重浪費人力資源。
1.2對機械設備相關電器的危害
對變壓器的危害表現在：加大銅損和鐵損，使得變壓器的溫度升高，影響絕緣；引起電動機附加零件的發熱，引發機器本身溫度的額外升高；導致電容器組溫度過熱，增加中介電質的感應能力，嚴重的情況下可以損壞電力電容器組；對開關設備的危害，啟動瞬間開關將會產生較大的電流變化，達到電壓保險值直至絕緣體的破壞；在保護電氣的時候，改變電器固有屬性，引發電器動作紊亂；引發測量儀表的數據顯示誤差，降低數據精確度。
2變頻技術在機電控制方面的策略
2.1基本思路
在世紀工業過程中對變頻技術進行較為尖端的的軟件和硬件設計，先根據傳統空壓機電動機的特點，全方位分析其耗能原因和工作特性，從而設計出變頻技術調速、空氣技術壓縮、壓力傳感技術提升等控制方式，根據控制電路進行變頻器的確定以及電器初始化的設計，控制方式要用矢量控制，詳細分析矢量控制原理，對變頻矢量進行仿真檢查，科學地改變變頻器的運行參數。另一方面，變換變頻器的控斜參數。通過復合信號控制變頻器的輸入與輸出，可以在容器的進口處增加電器使用流量信號記錄，容器上增加電器壓力信號，這樣可以減少對機械設備的危害。
2.2具體策略
首先在系統線路中建立安裝濾波器，過濾掉高次諧波的干擾信號。其次是屏蔽干擾源，這是抵御干擾行之有效的方法之一，具體做法是用鋼管來屏蔽輸出線路。再次是將電機正確接地，接地時要與其他的動力電器設備接地點分開。然后是對線路進行合理布局，電動機設備的信號線和電源線應該盡量避開變頻器的輸入和輸出線，而其他設備的電源線和信號線也同樣要避開變頻器的輸入和輸出線，進行平行鋪設。最后是合理使用電抗器，交流電抗器中的串聯電路減弱了輸入電路中電流對變頻器的打擊，而直流電抗器減弱了輸入電流中的高次諧波。在設置之前，電動機電網中的高次諧波含量已達到40％，而安裝了濾波器之后，高次諧波的含量降到了20.6％，特別是三到八次過后，已經低于標準含量值了。在變頻器選擇方面，需要學會優先考慮諧波含量低且攜帶濾波器和電抗器的變頻工具。變壓機電動機安裝時，控制信號電纜和本身的動力電纜要有屬于各自的架構線路的電纜結構，做好及屏蔽措施，禁止線路交叉或者架構紊亂，安裝時兩者要保持距離以及設立必要的防護措施，綜合達到既發展工業經濟又節能減耗的“雙贏”效果。值得我們借鑒的是，國際上針對變頻空壓機電動機重新設計了空壓機，將電機由傳統意義上的單相電改為三相交流電，并且具有良好的調速性能。我國目前大量生產和應用的空壓機電動機，如果要持續發展就必須要開發出單相電機的變頻器。最后對改造之后的空壓機電動機進行相關的數據計算，并進行成本分析，驗證是否能夠讓改造后的空壓機更加有效地節省能源。
3結束語
主電機采用變頻電機，電機功率為5.5KW，合理采用傳動比，盡量減少傳動軸及滑移齒輪的數量，我們通過合理分配變速區域，來實現主電機低速大扭矩和高速恒功率切削，整個住傳動系統照比原有普通型產品所需零件數量大量減少。該主傳動系統轉速主要分為低、中、高三個區域：1、0——63r/min為低速區，主電機處于恒扭矩輸出狀態（降速比為23.13）。2、64——283r/min為中速區，主電機出于恒扭矩輸出狀態（降速比為5.14）。3、284——1743r/min為高速區，主電機處于恒功率輸出狀態（降速比為0.835）。
主傳動軸由原有的6根減少為4根，傳動齒輪減少5種。進給傳動系統同樣沿用主傳動的設計思路，采用變頻電機作為動力源，因考慮其使用范圍，整個傳動鏈采用定比傳動來獲得較大的扭矩。傳動軸由原有5根減少為2根，傳動齒輪由原有12種，減少為3種。通過以上設計，使搖臂鉆床主軸箱部分加工難度大大降低，傳動類零件大幅度減少。該機床試制完成后，我們采用與Z3063驗收要求一致的切削參數進行切削，該機床完全能夠滿足切削要求。
二、液壓變速系統設計
FRD6325液壓預選變速系統相對于傳統搖臂鉆床進行了較大的改進，取消原有的操縱閥和預選閥，改用電磁換向閥進行控制，使整個液壓變速系統大大簡化。如圖1所示，原有Z3063液壓預選變速系統原理圖，該系統通過預選轉閥預選主軸的轉速和進給量，通過操縱閥手把的5個位置進行主軸正轉、反轉、停車、空檔4個動作的控制。圖2為FRD6325液壓原理圖，變速泵自帶溢流閥控制整個系統壓力，通過電磁換向閥來控制兩個變速軸變速檔位，主軸正轉、反轉、停車、空檔由控制面板上相關按鈕實現。因取消原有“緩速”機構，為避免滑移齒輪變速時出現打齒現象，我們通過程序控制，在主軸變速時，主電機先進行3-5秒的緩慢轉動，保證變速齒輪順利嚙合。樣機試制完成后，我們通過實踐變速證明該程序能夠順利保證齒輪嚙合，變速過程中無打齒現象。通過以上改進，液壓預選系統零件減少80%以上，而且結構簡單，利于故障排除及產品維修。
三、結語
本次改造主要是根據企業電機系統設施的現狀和存在的問題，針對電廠系統特點，對#3、#4、#5、#6鍋爐引風機、一次風機、二次風機共計12臺（電機總裝機容量3900KW）6KV電機進行變頻節電技術改造，采用高壓變頻調速技術，根據工況需要，控制電機的轉速，來調節風量的變化，以替代落后的擋板調節方式，以減少電能損耗。同時，風量的變化由非線性改善為線性，使得爐膛的燃燒效能控制變得更及時、精確。從而達到節能降耗和提高自動化程度的雙重目的。本次節電技術改造新建一座高壓變頻室、增加變頻調速裝置12臺、DCS控制系統、、通風系統及配電設施。
1.1變頻器選型
近年來已有很多大中型電廠采用變頻技術進行節電技術改造的實例，實踐證明不但節電效果明顯，而且提高系統的安全性，不存在運行風險。此次節電技術改造設備選用原則，變頻技術先進，成熟可靠。選擇雷奇節能科技股份有限公司生產的LOVOL系列高壓智能節電裝置（變頻器），該產品由移相變壓器，功率單元和控制器組成。高壓變頻器采用模塊化設計，互換性好、維修簡單，噪音低，諧波含量小，不會引起電機的轉矩脈動，對電機沒有特殊要求。高壓變頻調速系統的結構圖如下：
1.2電氣改造方案
采用一拖一自動旁路控制，實現變頻/工頻自動切換。旁路柜在節電器進、出線端增加了兩個隔離刀閘，以便在節電器退出而電機運行于旁路時，能安全地進行節電器的故障處理或維護工作。旁路柜主回路主要配置：三個真空接觸器（KM1、KM2、KM3）和兩個高壓隔離開關K1、K2。KM2與KM3實現電氣互鎖，當KM1、KM2閉合，KM3斷開時，電機變頻運行；當KM1、KM2斷開，KM3閉合時，電機工頻運行。另外，KM1閉合時，K1操作手柄被鎖死，不能操作；KM3閉合時，K2操作手柄被鎖死，不能操作。自動旁路控制結構圖如下：
1.3系統控制方案
（1）本地控制：利用系統控制器上的鍵盤、控制柜上的按鈕、電位器旋鈕等就地控制。（2）遠程控制：變頻器與DCS系統連接，進行數據通訊，使運行人員通過DCS系統畫面對變頻器的工作電流，運行狀態及故障信息進行監控，由DCS實現控制。
1.4系統散熱方案
設備自身發熱量較大，運行環境的溫度和濕度會影響設備的穩定性及功率元件的使用壽命，為了使變頻器能長期穩定和可靠地運行，采用室內空調冷卻方式，滿足設備對溫度和濕度的要求。
2變頻改造效果分析
2.1節電效果
節電改造前，鍋爐正常工況下引風機檔板的平均開度在70-80%左右，二次風機在35-45%左右。采用落后的檔板調節控制方式，用電量高居高不下，影響機組的經濟運行質量。本次節電改造于2012年10月安裝調試完畢，經過一段時間的運行測試，以3#鍋爐引風機為例，原工頻電流由平均49.5A下降到變頻后的36-39A，功率因數由0.8左右提高到0.95左右。從12臺改造后的風機運行情況看，完全能夠滿足鍋爐運行工藝的要求（主要是風壓、風量、加減風的速率等）。運行后一年的電表數據表明，經過變頻改造后12臺風機總計節電量為280萬KWh，比擋板調節控制方式節能率達到23%，節能效果十分顯著。并且電機在啟動、運行調節、控制操作等方面都得到極大的改善。
2.2其它效果
（1）采用變頻調速控制后，杜絕“大馬拉小車”現象，既提高了電機效率，又滿足了生產工藝要求；（2）采用變頻調速控制后，由于變頻技術裝置內的直流電抗器能很好的改善功率因數，功率因數由0.8左右提高到0.95以上，提高了有功功率，減少了設備和線路無功損耗；（3）實現了電機的軟啟動，避免了對電網的沖擊，提高了系統的可靠性，延長了設備的使用壽命；（4）減少風機葉片和軸承的磨損，延長大修周期、節省維修費用。風機、管網振動大幅減小，降低了噪聲對環境的影響；（5）變頻器的過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護功能，使系統的安全可靠性大大提高；（6）由于變頻器具有工頻/變頻自動切換功能，變頻器發生重故障時可在2-3秒內切換到工頻運行，且在變頻調速控制系統檢修維護或故障時，工頻控制系統照樣可以正常運行，滿足風機系統對電機高可靠性運行的要求；（7）實現了高壓變頻裝置與主控室DCS系統連接,DCS系統能夠滿足實時性的要求，經過電廠運行的邏輯實現對變頻器的控制，對各種數據的分析和判斷，這也是電廠提高效率的關鍵環節之一。
3結語
紡絲粘膠計量泵電機轉速，每秒采集1個數據，表2為連續30s計量泵電機轉速的統計結果。從表2可以看出，紡制2.5/2型竹節絲時，計量泵電機轉速CV值較大，其隨運行時間的波動幅度也較大且節奏明顯。而紡制2.5/1、4.0/1型竹節絲時，計量泵電機轉速隨運行時間的波動節奏不明顯。另外，紡制竹節絲時，計量泵電機轉速平均值都比設定的基準值偏小，而最大值和最小值與設定的基準值相差很大，且兩者較為接近。
2竹節絲性能及單絲截面參數
2.1絲條物理機械性能
從表3可以看出，三種粘膠竹節絲的變頻技術平均線密度都比設計基準值低，這與計量泵電機轉速達不到設計基準值有關;絲條強度低于常規絲，伸長率特別是濕伸率較高，說明其纖維素大分子結構不緊密，分子間作用力較小。竹節絲物理指標的均勻性明顯比常規絲差，這表明其纖維結構不均勻。從表4看出，當竹節倍數(C)一定時，隨著節長(L)的增加，絲條線密度、伸長增加，強度下降，各CV值增加;當節長(L)一定時，隨著竹節倍數(C)的增加，絲條線密度、強度、伸長都下降，各CV值增加。說明分別提高竹節倍數與節長，都有利于竹節絲結構特點的體現，但提高節長效果顯得更加明顯。
2.2單絲纖度和直徑
從表5的測試結果可以看出，竹節絲軸向單絲纖度CV值隨著竹節倍數與節長的增加而加大，但其極值遠沒有達到設計要求。這是由于竹節絲在紡絲成形時單絲的纖度存在“均化效應”。產生“均化效應”的原因主要有以下幾個方面:(1)計量泵自身的脈沖與變頻產生的脈沖的疊加;(2)機械傳動部分的間隙造成的反應滯后與轉速傳遞效率的損失;(3)粘膠細流的粘彈性;(4)計量泵之后粘膠管道的阻力作用。隨著竹節倍數與節長的增加，竹節絲軸向單絲纖度波動幅度加大，進一步說明這是計量泵自身脈沖疊加作用的結果;當竹節倍數一定時，竹節周期變化基本與設計相吻合，并隨著節長的增加竹節絲“時粗時細”的結構特點表現得更加鮮明;當節長一定時，隨著竹節倍數的增加單絲纖度提高、節長延長，說明“均化效應”較強。從表6的測試結果可以看出，竹節絲軸向單絲直徑基本與單絲纖度相吻合，且軸向單絲直徑波動幅度隨著竹節倍數與節長增加而加大。
2.3單絲截面積
從表7所示竹節絲的單絲截面積比較可以看出，粘膠竹節絲的單絲截面積明顯不均勻，隨著竹節倍數與節長的增加，單絲截面積的極值差異加大，說明竹節結構特點表現得愈發突出;2.5/2規格的竹節絲單絲截面積的CV值為最大。
3結論
礦山按產品類型可分為煤礦、金屬礦和非金屬等;按采掘方式可分為露天開采礦山和地下開采礦山兩大類。本文主要介紹變頻調速器在金屬礦山中的應用的現狀和應用前景，對煤礦亦有參考價值，因為露天煤礦和露天金屬礦開采方式和生產設備基本相同，地下礦山除需要考慮設備的防爆問題外，大部分生產設備也與金屬礦大同小異。露天采礦和地下采礦所用的生產設備有很大不同。
露天礦山是以大型設備為主要特點，要求優良的電氣傳動系統，以保證這些大型設備的高效率運行。露天礦山的這些大型設備包括用于穿孔的牙輪鉆機，用于裝載礦、巖石的電鏟(挖掘機)，用于運輸礦、巖石的大型汽車等。它們都要求電氣傳動系統具有良好的調速性能，目前這些大型設備大多采用直流調速傳動系統。
地下礦山的生產較露天礦山復雜。由于井下生產的空間窄小，使生產設備環境潮濕、陰暗，粉塵大、噪音大、振動大、并有塌方的危險，工作條件十分惡劣。因此，井下生產設備的體積受限，這些設備以小型化為主，體積小、重量輕，對電氣傳動的要求不高。但提升、排水、通風、壓氣等固定設備是地下礦山的要害部門，也是耗電大戶，因此，這些設備的安全運行和節能就顯得至關重要。
根據我們多年來從事礦山電氣傳動的經驗及在礦山進行變頻調速的應用實踐，我認為，在礦山應用變頻調速技術對于提高礦山生產設備的效率，節約電能都是至關重要的。但遺憾的是在礦山應用變頻調速技術還很不普遍，除了因變頻器的投資問題外，與人們對變頻器的認識不夠有關，也與不能正確了解礦山設備對變頻器的特殊要求、不能正確地應用變頻器、因此所帶來的負面影響有很大關系。
本文主要介紹目前礦山應用變頻器的狀況，礦山設備對電氣傳動的特殊要求，以及如何正確地選用變頻器等。
2變頻器在露天礦山設備中的應用
2.1電鏟
電鏟用于裝載礦巖，其工作條件非常惡劣，特別是在爆破不好的情況下挖根底作業，經常出現過大的沖擊載荷，甚至堵轉。因此，電鏟對電氣傳動系統就有較高的要求:要求電氣傳動系統的機械特性曲線的包絡面積大，有足夠的有用功率;要求有良好的調速性能，能四象限運行，能快速地進行加、減速和反轉，動態響應速度快;要求系統制動性能好，并能回收能量;要求系統運行可靠，維修方便等。由于電鏟對電氣傳動系統的這些特殊要求，所以，我國電鏟目前應用的電氣傳動系統主要還是直流傳動系統。例如:WK-4M、WK10、WD-1200和195-B等型號的電鏟都是采用直流發電機-直流電動機系統(簡稱機組系統);從美國Harnischfeger公司引進制造的P&H-2300XP和P&H-2800XP型電鏟則是采用晶閘管變流器-直流電動機系統(簡稱晶閘管直流系統)。雖然后者比前者技術先進，效率也有所提高，但這兩種系統都還存在直流電機的固有的缺點，即維修工作量大、效率較低等。
自上世紀90年代后期，我國有個別礦山從美國B-E公司引進了變頻器-鼠籠型電動機系統(簡稱交流變頻調速系統)，這是全交流化的電鏟電氣傳動系統。例如:385-B、295-BⅡ、290-BⅢ型電鏟就是全交流化電鏟，變頻調速由德國SIEMENS公司開發、提供的電壓型變頻器。現以395-B電鏟為例作一簡要說明:高壓交流電由電纜經集電環引入電鏟，由1600kVA主變壓器將6kV變為575V，由1950A的整流器將交流變為直流，經濾波后送入公共直流母線。在直流母線上有4臺容量為750kVA的逆變器，其中2臺并聯供電給1臺容量為1066kW的提升電動機;第三臺逆變器供電兩臺容量各為243kW的回轉電動機;第四臺逆變器供電給容量為294kW推壓電動機。當某工作機構處于再生制動工作時，逆變器將再生制動能量反饋到公共直流母線上，可供其它工作機構使用，使能量得到充分利用。使用不完的制動能量，可以通過制動電阻消耗掉。
實踐證明，交流變頻調速電鏟和前兩種直流調速電鏟相比，具有節約電能、調速性能好、可靠性高、維護量小、生產效率高、功率因數高(0.95以上)等優點，是公認的電鏟電氣傳動系統的發展方向。
2.2變頻器在牙輪鉆機中的應用
牙輪鉆機是露天礦山、尤其是大型露天礦山的主要穿孔設備。為使牙輪鉆機在不同的巖層中都能保持較佳的鉆進狀態，要求鉆機的回轉機構能根據巖層的性質進行無級調速。鉆機的提升/行走機構也需要無級調速。目前，牙輪鉆機的回轉機構和提升/行走機構一般都是直流電動機傳動。主要有三種調速裝置:(1)采用晶閘管直流調速裝置的牙輪鉆機有:YZ-55，YZ-35和YZ-12型;(2)采用大功率磁放大器調速裝置的有KY-250型牙輪鉆機和從美國進口的45R型牙輪鉆機;(3)采用直流發電機組調速裝置的有從美國進口的60R型牙輪鉆機。
牙輪鉆機上應用變頻調速技術不僅是為了節能，更重要的是為了提高鉆機的生產效率，降低維修工作量。回轉機構電動機安裝在鉆桿的頂端，工作條件異常惡劣，以往使用的直流電動機經常損壞，維修工作量大，影響牙輪鉆機的正常作業和效率的提高。因此采用堅固耐用的交流鼠籠型電動機代替直流電動機，用變頻調速裝置代替直流調速裝置，就成為人們公認的牙輪鉆機電氣傳動的發展方向。在牙輪鉆機上應用變頻調速技術的難點在于:鉆機的轉機構等對調速裝的性能要求高，因為由于巖層地質條件的不同，鉆機在鉆進工作時有可能被卡鉆，使回轉機構堵轉，這就要求調速裝置的機械特性曲線具有挖土機特性，并具有立即反轉和立即重新起動、鉆進功能;牙輪鉆機振動大，對調速設備的防振要求高。變頻調速在牙輪鉆機中的應用首先是由美國B-E公司在55R型牙輪鉆機上應用。我國礦山的牙輪鉆機的變頻調速還在開發試驗之中，尚未在推廣應用。
2.3電動輪汽車的電氣傳動
目前，大型露天礦山的運輸主要是采用無軌運輸，而主要運輸設備是大型汽車，特別是電動輪汽車成為了大型露天礦山的主要運輸設備。這是因為電氣傳動比機械傳動有更多的優點。如調速性能好，響應速度快，調速平滑無沖擊;可實現恒功率調節，能充分利用柴油發動機的功率，耗油少;制動安全，牽引特性好等。目前，世界各國大型露天礦，包括我國的大型露天礦都普遍采用電動輪汽車。我國自1975年以來，引進了不少電動輪汽車，并成功研制開發了SF3102型100t和LN-3100型108t電動輪汽車，與美國UnitRig公司合作制造了MARK-36型154t電動輪汽車。
電動輪汽車的電氣傳動系統主要有柴油發動機帶動的直流發電機-直流電動機系統和柴油發動機帶動的交流發電機-交流電動機系統，它通過控制發電機的勵磁來控制電動機的轉速。隨著變頻調速技術的發展，人們也在探討將變頻調速技術應用于電動輪汽車電氣傳動的可能性。但目前尚未見到成功的先例。不過，作為大型露天礦山的主要運輸設備的電動輪汽車，人們會繼續努力，研究將變頻調速技術應用于電動輪汽車，以進一步改善其調速性能，提高其運輸能力。
3變頻器在地下礦山中的應用
3.1變頻調速技術在礦井提升機中的應用
礦井提升機是地下礦山運輸的主要設備。它是用一定的裝備沿井筒運出礦石、廢石、升降人員及材料、設備等運輸環節。礦井提升設備按井筒傾角可分為豎井提升設備和斜井提升設備;按提升容器可分為罐籠提升機和箕斗提升機等;按提用途可分為主提升機(專們或主性提升礦石，一般稱為主井提升機)，副井提升機(提升廢石、升降人員、運送材料和設備等，一般稱為副井提升機)和輔助提升機(如天井電梯、檢修提升等)。
礦井提升是地下礦山生產的咽喉，所以，無論哪種提升機，對電氣傳動的要求都很高，因為電氣傳動系統性能的優劣，可靠性的高低，都直接關系到礦山生產的效率和礦山生產的正常進行。對礦井提升機電氣傳動系統的要求是:有良好的調速性能，調速精度高，四象限運行，能快速進行正、反轉運行，動態響應速度快，有準確的制動和定位功能，可靠性要求高等。
目前，我國地下礦山礦井提升機的電氣傳動系統主要有:對于大型礦井提升機，主要采用直流傳動系統，有采用直流電動機-直流發電機系統和晶閘管變流器-直流電動機系統;這兩種系統都存在著直流電動機固有的缺點，如效率不高，維修工作量較大等。對于中、小型提升機，則多采用交流電氣傳動系統，如采用交流繞線式電動機，使用電機轉子切換電阻調速，這種電氣傳動系統雖然設備簡單，但它是有級調速，調速性能差，效率低，大量的電能消耗在電動機轉子電阻上，而且可靠性也差。
將變頻調速技術應用于礦井提升機是礦井提升機電氣傳動系統的發展方向。我國已有幾臺大型礦井提升機采用交-交變頻調速系統，取得了很好的效果，但其缺點是功率因數不高，諧波大，需加諧波和功率因數補償裝置。隨著變頻調速技術的發展，交-直-交電壓型變頻調速技術已開始在礦井提升機中應用。例如國外已有礦山將有源前端三電平變頻器應用于礦井提升機上，據介紹，采用這種變頻調速的交流提升機可以克服直流調速系統和交-交變頻調速系統的缺點，是提升機電氣傳動的發展方向。對于小型交流提升機已有成功應用變頻器的實例，如山東風光電子有限公司和東營市東萃科技有限公司合作開發的變頻器，成功地應用于山東寧陽縣華寧煤礦的380V,180kw的交流提升機上。
3.2變頻調速技術在空壓機中的應用
空氣壓縮機是地下礦山生產的重要設備之一，它生產壓縮空氣，用以帶動風動鑿巖機、風動裝巖機等設備以及其它風動工具，其耗電量在礦山總耗電量中占有相當大的比重。深入分析空氣壓縮機的電能消耗情況，找出節能潛力，實現空氣壓縮機的節能運行，將會降低礦山生產成本，提高其經濟效益。現以凡口鉛鋅礦為例說明:
凡口鉛鋅礦坑口空壓機站共有6臺空氣壓縮機，其中4臺為日本日立空氣壓縮機。4臺日立壓縮機型號:BTD2，排氣壓力7kg/cm2，排氣量103m3/min屬兩級壓縮活塞式壓縮機，其拖動電機型號EFOU，額定功率450kW，額定電壓380V，額定電流892A，采用Y/Δ降壓起動方式;2臺國產空氣壓縮機(活塞式空氣壓縮機)，其拖動電機為高壓(6kV)同步電動機。6臺空氣壓縮機采用并聯運行方式。一般情況下，只運行2～3臺(其中一臺國產空氣壓縮機)其余的空氣壓縮機作為備用。空氣壓縮機站的容量是按最大排氣量并考慮備用來確定的，然而在實際的使用過程中，用氣設備的耗氣量是經常變化的，當耗氣量小于壓縮空氣站的排氣量時，便需對空氣壓縮機進行控制，以減少排氣量使之適應耗氣量的變化，否則空氣壓縮機排氣系統的壓力會升至不能允許的數值，使空氣壓縮機和用氣設備的零部件負載過大，并有發生爆炸的危險。凡口鉛鋅礦4臺日本日立空壓機采用的是多級壓力節流進氣控制方式:即當壓力低于6.2Mpa時,打開全部進氣閥,壓縮機組以100%負荷率狀態運行;當壓力達到6.2~6.5Mpa時關閉隙閥，壓縮機組以75%負荷率運行;當壓力達到6.8~7Mpa時,關閉一個進氣閥,壓縮機組以50%負荷率運行,當壓力達到7Mpa時關閉所有進氣閥,壓縮機組進入空載運行狀態.由于活塞式空氣壓縮機的起、停有著嚴格而復雜的規程，不允許頻繁起停。為了滿足井下用氣量的變化，一般由調度人員根據井下用氣量的時間變化特點,把一天分為幾個時段，每一個時段需要開的空壓機臺數由該時段內最大用氣量決定。在該時段內，空壓機不允許增開或停開(特殊情況除外)。地下礦金屬礦山的空壓機站多采用這種方式，但這種控制方式很顯然存在一些比較大的缺點:
(1)據統計，壓縮機組75%負荷運行率為41%，50%負荷運行率為14%。無論空氣壓縮機是處于75%、50%還是空載運轉狀態，管網壓力較正常供氣壓力要高，井下用氣量很顯然要小于供氣量，而這時各臺空氣壓縮機仍然全速生產壓縮空氣，帶來了不必要的電能浪費。
(2)節精度低，在某一進風量工作狀態下壓力波動大，特別在生產用風量變化頻繁時期內(用風量大且變化頻繁)，不能穩定風壓;
(3)閥門動作值在一次整定后經常會變，有時會使整個壓風系統工作壓力偏高，增大了單位壓風量的功耗;
(4)當空壓機運行在75%、50%進氣量的工作狀態下，進氣流速增大，造成進氣過程壓風量的損失，降低了壓風機的效率。
因此有必要對現有的調節方式進行改進，以節約電能，提高空壓機的運行效率。我院和凡口鉛鋅礦合作，用變頻調速對其空壓機站進行技術改造。
空壓機恒壓自動控制變頻調速系統結構如圖1所示:
圖1空氣壓縮機恒壓控制變頻調速系統框圖
空壓機恒壓自動控制變頻調速系統可實現對5#空壓機和6#空壓機的輪換控制。5#空壓機和6#空壓機均可由新老兩套系統拖動，這樣做有兩個目的:伒5#空壓機出現故障需要檢修時，新系統可迅速切換到6#機，以提高恒壓控制變頻調速系統的利用率;當新系統出現故障需要停車檢修時，能夠很快地投入老系統運行，不致于影響正常生產;當管網壓力超出恒壓調節范圍時，系統發出增開或者減開一臺空壓機。
系統于1999年4月2日在凡口鉛鋅礦通過了驗收，正式移交生產使用，系統運行十分正常，滿足了生產的需要，達到了預期的目的。本系統的目的是為了節能，根據廣州金粵節能服務站對本系統做的節能測試:采用本空氣壓縮機恒壓控制變頻調速系統平均每天節電量2226kWh。按照年工作日330天計，則采用恒壓控制變頻調速系統每年可節電734629kWh，按照凡口鉛鋅礦現行電價0.7元/kWh計，每年可節約電費51.42萬元。本系統總共投資98萬元，兩年內即可收回全部投資。本系統應用的成功為活塞式空氣壓縮機的節能運行提供了重要的新手段，對于企業節能降耗，提高企業經濟效益有重要意義，有廣闊的推廣應用前景。
3.3變頻調速技術在礦井通風機中的應用
礦井通風機是地下礦山生產的主要用電設備之一，其節能運行在礦山節電中占有重要的地位。礦井通風機一般采用異步電機或同步電機拖動，恒速運轉，一般容量大，電機供電電壓高(6kV或10kV)。
礦山建設的特點是:巷道逐年加深，產量逐年增加，所需的通風量逐年上升。但礦井通風機在設計選型時，往往是按最大開采量時所需的風量為依據的，一般都留有余量，因此礦井在投產后幾年甚至十幾年內，礦井通風機都是處在低負載下運行。此外，通常礦山井下作業不均衡，一般夜班工作人員少，所需風量也小，在節假日時，可能只有泵房等固定的井下場所的值班人員工作。盡管井下人員少，但也得照常向井下送風，礦井通風機一般不調節風量，若要調節風量時，傳統的方法是調節檔板。這種辦法雖然簡單，但從節能的觀點看，是很不經濟的。圖2所示為幾種調節風量的方法節電比較。
圖2不同風量調節方法功率消耗曲線
圖2中:1—擋板法;2—前導器法;3—液力耦合器;4—繞線電動機切換轉子電阻調速法;5—變頻調速法。
由圖2可見，變頻調速法在各種風量調節方法中是最理想、最有效、最節能的調節方法。有關變頻調速技術在礦井通風機中的應用，仍以凡口鉛鋅礦為例說明。
該礦的礦井通風機都采用高壓電機傳動，有高壓同步電機和高壓異步電機兩大類。由于礦井通風機是礦山的耗電大戶，節電潛力很大，但它又是高壓電機傳動，實現變頻調速有一定困難。于是，長沙礦山研究院與凡口鉛鋅礦、冶金自動化研究院等單位合作，以老南風井的6kV，800kW同步電機傳動的礦井通風機為對象，研制開發了同步電機直接高壓變頻器。1997年8月投入運行，并于1998年4月28日通過了中國有色金屬工業總公司的技術鑒定，獲得了部級科技進步二等獎。這是國內第一臺同步電機直接高壓變頻器，節電效果十分顯著。新南風井的礦井通風機采用6kV,880KW高壓異步電機傳動，高壓變頻器采用SIEMENS公司的SIMOVERTMV型三電平高壓變頻器。于2002年9月投入運行，節電效果也是十分顯著的。下面分別簡要介紹這兩種高壓變頻器。
(1)同步電機直接高壓變頻器
同步電機高壓變頻器主要有兩類，即他控式變頻調速系統和自控式變頻調速系統。他控式變頻調速系統所用的變頻裝置是獨立的，其輸出頻率直接由速度給定信號決定，屬速度開環控制。自控式變頻調速系統可以使同步電機不存在失步和振蕩等問題，所以一般都采用自控式運行。
我們與有關單位合作研制開發的這種同步電機直接高壓變頻調速裝置是采用交-直-交電流型變頻調速系統，屬自控式變頻調速系統，它由變頻器、同步電機、轉子位置檢測器以及控制系統組成。變頻器主電路采用晶閘管串聯組成的高壓閥串作為功率元件，它是利用同步電機的反電勢來關斷逆變器的晶閘管，它沒有強迫換流電路，因而主電路結構簡單。變頻器的框圖如圖3所示。
圖3同步電機變頻調速系統原理框圖
圖3中，硬件全套設備由高壓開關切換柜(圖中未表示出)、整流柜、逆變柜、勵磁柜、控制柜、操作臺及交流進線電抗器、直流平波電抗器、轉子位置檢測器、光電編碼器等到部分組成。
根據凡口礦生產的情況需要，本高壓變頻器按周期性的固定頻率運行，早班(7:00~16:00)變頻裝置運行在40Hz，中班(16:00~19:00)運行在35Hz，在19:00~20:00期間為放炮時間，變頻器運行于40Hz，20:00~23:00運行在35Hz，23:00~24:00期間為放炮時間，變頻器運行于40Hz，0:00~3:00井下作業人員很少運行于28Hz，3:00~4:00期間為放炮時間，變頻器運行于40Hz，4:00~7:00運行于28Hz。
經廣州金粵節能服務站的節能測試及能量平衡測試，以及凡口礦老南風井的實際記錄，在正常生產期間，節電率達42%;節假日時變頻器運行于28Hz，節電率達73%。年節電為192.3萬kWh，在不到一年的時間內，就由節電費用收回到了高壓變頻器的全部投資，經濟效益十分顯著。
(2)異步電機三電平高壓變頻器
在成功研制開發了老南風井同步電機直接高壓變頻器的基礎上，根據深部開采的需要，對新南風井的礦井通風機進行改造，我院和有關單位合作，經過論證，最終決定采用引進WOODS軸流式風機和Siemens公司的SIMOVERTMV三電平高壓變頻器。該變頻器的原理圖如圖4所示。
圖4三電平變頻器主電路原理圖
但SIEMENS公司實際提供的這種三電平高壓變頻器的系統如圖5的框圖所示。
由圖5可見，6kV高壓電源經三繞組降壓變壓器降壓，2組二次側繞組(接法、Y)，電壓各為1.2kV，經各自的6脈沖整流橋整流成直流，直流電壓為3240V(正負電壓各為1620V)經三電平逆變器變頻變壓，可輸出頻率可變的0~2300V的三相交流電壓;經濾波器濾波后，再經升壓變壓器升壓至6kV，供給6kV高壓電動機調速。
圖5新南風井高壓變頻器系統框圖
新南風井高壓變頻器原訂為直接高壓變頻器，但由圖5可見，這實質上是一臺高低高式高壓變頻器，因為它不僅有降壓變壓器，而且也有升壓變壓器。不過經我們對其進行了計算機仿真，其結果表明，盡管它是高-低-高式高壓變頻器，但并不影響它在生產中的應用。
根據凡口礦目前的生產情況，高壓變頻器的運行情況是:白班和中班，高壓變頻器運行于40Hz，在晚班，由于井作業人員很少，高壓變頻器則運行于30Hz，在節假日，則運行于更低的頻率。據此，計算出節電效果，年平均節電為56%，年節電357.9萬kWh，節電效果顯著達到了原計劃的節電目標。
3.4關于球磨機、井下排水泵等是否可用變頻調速的問題
球磨機、井下排水泵等設備容量大，都是礦山的高耗能設備。對于這些設備是否可以采用變頻調速來實現節能運行呢？我認為，在這些設備上采用變頻調速是達不到節能目的的。
我們應某金礦的委托，采用變頻器對球磨機進行調速節能試驗。當變頻器的輸出頻率調整到48Hz和45Hz時，球磨機的電能消耗雖有所降低，但磨礦質量有很大降低，此時球磨機的出礦粒度由原來不調速時的300目粒度占99%，分別下降到90%和58%。可見這種工藝、設備條件下，不宜采用變頻調速節能運行。
另外，我看到有的文章說，變頻器用于井下排水泵站的節能[3]。我認為，這是不現實的。因為任何礦山為排出井下的涌水，都在井底設有水倉。值班工人根據水倉水位確定開仃水泵及開仃幾臺水泵，因此它不需進行流量的調節。所以，它不需要采用變頻器。對于地面生活供水或工業供水的泵站，由于需要根據用水量的多少來調節供水量，在這種情況下，采用變頻調速以調節流量，可達到節能的目的。
在礦山中，還有一些小型設備可以采用變頻調速節能，如螺旋給料機、沙泵等，在此就不一一介紹了。
4選擇變頻器應注意的事項
變頻器，特別是高壓變頻器價格昂貴，如選擇不當，達不到節電和提高生產效率的目的，以致造成浪費和不必要的麻煩和損失。在這里，提供一些選擇變頻器的意見，供參考。
4.1根據工藝要求選擇變頻器
(1)電機調速雖是風機、水泵節能的有效途徑，但并非凡是風機、水泵都能采用調速節電。對于工藝參數基本穩定，不需要調速的風機、水泵可以采用高效節能電機和高效節能風機，以提高系統效率。對于已建成而配置不合理的風機可以通過采用更換電機，調節葉片角度等方法達到節電的目的。選擇調速節能時應注意:風機、水泵的轉速變化范圍不宜太大，通常最低轉速不少于額定轉速的50%，一般調速范圍在100%~70%之間為宜，因為當轉速低于額定轉速的40%~50%時，風機、水泵本身的效率明顯下降，是不經濟的;調速范圍確定時，應注意避開機組的機械臨界共振轉速，否則調速至該諧振頻率時，將可能損壞機組。
(2)進行可行性分析
在選擇要進行的變頻調速的設備對象以后，應從提高效率或提高產品質量的需要情況，從節約電能的情況進行分析、計算，并與變頻器的投資進行比較，計算出變頻器的投資回收期。一般來說，如能從節約的電費或從提高產品質量、提高效率等方面所得的收益中，在兩年內償還變頻器的投資，都應認為是可行的。同時還應分析外部條件是否滿足變頻器的使用要求。
(3)變頻器的可靠性
變頻器的可靠性如何，直接決定了變頻器能否成功地應用于生產。這是選擇哪種變頻器的首要條件。有的礦山所購買的變頻器可靠性不高，加之自身的維修技術力量不強，變頻器出了故障，只好仃下，甚至棄用。造成損失，同時也為變頻器的繼續推廣應用帶來負面影響。
(4)根據生產廠家提供的技術規格和技術參數來選擇變頻器在按工藝要求、電源條件、場地及容量等選擇了變頻器方案后，再具體到選擇哪個廠家的哪種高壓變頻器。在選擇變頻器時可以根據廠家提供的產品樣本等技術資料及報價表來選擇。
變頻器的制造廠家和經銷商都會向準備購買變頻器的用戶提供樣本及報價。在樣本中，廠家公開說明其產品種類、特性、技術指標和特點，用戶在訂貨前通過對產品樣本資料可以對其產品有大概了解。因此對產品樣本的閱讀和了解是比較各廠家變頻器性能的重要依據。
4.2主要應考慮的技術規格和技術參數
(1)型號
各廠家生產的變頻器的型號多是系列號和容量的組合，通過對型號和規格得了解，
可以確認該廠家生產的品種，對用戶來說，不一定會使用到全系列的變頻器，但可以從型號、規格、所采用的功率元件、控制技術等方面判斷廠家的實力和生產態勢，甚至可以從一個方面判斷其產品質量。產品品種齊全，容量覆蓋范圍大，功率元件及控制技術先進的廠家，一般來說其實力強，生產態勢好，產品質量一般來說也會有較好的保障。
(2)效率
變頻器效率的高低，直接關系到變頻器調速節能的多少，因為在變頻器運行時，變頻
器本體也要消耗一部分電能。一般來說直接高壓變頻器的效率都可達到0.97~0.98,而高-低-高式高壓變頻器由于多一個變壓器的損耗，使其系統效率有所降低。
(3)功率因數
在整個調速范圍內，功率因數的變化是一項重要指標。最好是在整個調速范圍內功率因數都保持在0.95以上，以使其符合國家標準GB3485-83的標準，這只有電壓型變頻器和IGBT單相變頻器串聯的高壓變頻器能夠滿足此項規定。而電流型變頻器較難滿足這項要求。
(4)諧波
國家對電網諧波有嚴格要求。限制用戶非線性諧波設備注入電網的諧波電流，是限制電網電壓正弦波畸變的關鍵。所用的高壓變頻器的諧波(即裝置對電網產生的諧波)必須符合國標GB/T14549-93“電能質量、公用電網諧波”的規定，在國際上要符合IEEE-519標準的規定。對于電流型變頻器如采用六脈沖整流，則5次、7次諧波都超過了這個標準，應采用12脈沖整流或附加諧波補償措施。
(5)輸出容量和額定輸出電流
變頻器輸出容量以kVA或kW表示，它代表可以供給電動機的輸出功率。用kW表示時，一般以四極標準電機為基礎考慮;用kVA表示，需進行核算。額定輸出電流是在額定電壓下變頻器能夠連續輸出的電流值。在以輸出容量為標準選擇了變頻器以后，還應對額定輸出電流進行核算，以使電動機的額定電流不要超過變頻器的額定輸出電流。
(6)率范圍
由最低使用頻率和最高頻率定義調速范圍。最低使用頻率的意思與起動頻率不同。起動頻率很小時，并不一定能使電機從該頻率起動。變頻器要對最高頻率設定，對風機、水泵的最高頻率應設定(即箝位)在50Hz，所有的變頻器都可滿足這個要求，在選擇變頻器時可不作考慮，但使用中需注意此點。
(7)電源容量和允許電壓變化范圍
供給變頻器的電源容量應足夠大，電源電壓變化范圍應在變頻器允許的范圍。用戶在選擇變頻器時應根據自己電網容量及電網電壓的變化情況，對變頻器進行選擇。曾有一個礦山因電壓波動范圍超過了變頻器的允許范圍，而使變頻器不能正常應用。
(8)保護功能
變頻器樣本中一般表明其保護功能，這是為了檢測出變頻器的異常情況和防止外部原因及內部異常對變頻器造成損害，保護變頻器正常運行和變頻器安全可靠。因此保護種類是否齊全、完善，從一個方面反映變頻器質量和運行的安全可靠性。
(9)價格
變頻器價格是用戶最關心的問題之一，用戶應了解廠家或經銷商所報出的價格的具體含義和具體內容，及服務內容，以及任選件價格等。還應與其它廠家的變頻器進行綜合比較。
5結束語
《中華人民共和國節約能源法》第39條，已將變頻調速技術列為通用節能技術加以推廣。在礦山推廣應用變頻器節能是重要目的之一，如風機、水泵;同時也有提高生產效率、降低維修工作量、提高產品質量等目的，如電鏟、牙輪鉆機、礦井提升機等。在礦山應用變頻器和其它工業部門有相同之處，也有不同之處，如電鏟、牙輪鉆機、礦井提升機等設備應用變頻器有一豺特殊要求，所用的變頻器還有一些技術開發工作要做。建議有關科研院所、變頻器生產廠家和礦山用戶共同合作，開發我國礦山設備使用的變頻器。
本文的目的在于拋磚引玉。由于作者的水平有限，資料不夠，經驗不足，所述內容錯誤之處在所難免，所論觀點也屬一孔之見，歡迎讀者和朋友們批評指正。
參考文獻
[1]采礦手冊[M].冶金工業出版社,1991,(6).
煉鋼一次除塵風機高壓變頻器采用交－直－交高壓方式，高壓變頻器每相由8個功率單元串聯而成，各個功率單元由輸入隔離變壓器的二次隔離線圈分別供電，功率單元為交－直－交結構，相當于一個三相輸入、單相輸出的低壓電壓源型變頻器，主電路開關器件為IGBT。功率單元由主電路包含整流濾波電路，逆變電路，旁通電路三部分。功率單元的輸入額定電壓AC750V，經熔斷器進入三相整流橋整流，經電解電容濾波，變為直流電;逆變電路由四只IGBT組成單相全橋逆變電路。將直流電變為SPWM波輸出。旁通電路由一個單相橋整流和一只可控硅組成，旁通電路的作用是在功率單元發生某些故障時，把四只IGBT全部關閉，故障單元不再有輸出波形，此時把旁通的可控硅打開，使外電路電流流過本功率單元時通行無阻，旁通整流橋為交流電流提供通路。功率單元串聯多電平PWM電壓源型變頻器拓撲圖如圖1、圖2所示。控制電路由光信號通信電路、IGBT驅動保護電路、可控硅驅動電路、故障檢測電路等組成，變頻器主控制器與功率單元之間的信號傳輸采用光纖，具有良好的抗電磁干擾性能，功率單元IGBT的驅動信號來自于變頻器主控制器。
2調速系統的改進
⑴為保證系統穩定運行及達到好的節電效果，風機傳動采用高壓變頻器進行控制，風機傳動設備變頻改造時拆除電動機與風機之間的液力偶合器，對電機基礎進行改造，將原基礎打去-1000mm至鋼筋網層，重新焊接鋼筋制作澆筑基礎，電機前移與風機直接相連。實施前后見對比圖3、圖4。⑵變頻調速系統和現場PLC控制系統進行通訊連接，從現場PLC控制系統發出變頻器的啟動、停機等信號進行協調控制，根據運行工況按設定頻率，實現對風機電動機轉速的控制。變頻器具有非常完善的自診斷和保護功能，變頻器有過電壓、過電流、欠電壓、缺相，變頻器過載、變頻器過熱、電機過載、輸出接地、輸出短路等保護功能，變頻器配備漢字顯示的液晶顯示屏，可實現變頻器參數設定和顯示電機電壓、電流、頻率等狀態參數;一旦變頻器發生故障，進入保護狀態，系統自動記錄故障原因、故障位置及發生故障時變頻器各狀態參數，便于故障排除。
3運行分析
轉爐一次除塵風機在改造前，風機高速運行在1250r/min，電機功率因素0．88，風機電機電流120A左右，風機低速運行在500r/min，風機電機電流40A左右，自2011年6月至2012年8月轉爐一次除塵三臺風機電機采用高壓變頻器控制系統投入運行后，風機高速運行時電機電流在97A左右，風機低速運行時電機電流在6A左右，功率因素0．98，具體參數見表1。
4節能計算
一座轉爐每天平均冶煉32爐，每爐平均冶煉時間35min，一個冶煉周期中，吹氧冶煉時間16min，兌鐵時間3min，風機需高速運轉1250r/min，高速運行時間在19min，風機變頻改造前后高速狀態下電機電流差120-97=23A，電壓10kV，風機電機在高速狀態下每天節省電量為(23×10)×(32×19)/60=2331kWh。一個冶煉周期中，出鋼過程中需低速運轉在500r/min，每爐鋼低速運行時間約16min，風機變頻改造前后低速狀態下電機電流差40-6=34A，電壓10kV，一臺風機電機在低速狀態下每天節省電量約為:(34×10)×(32×16)/60=2901kWh。一臺除塵風機在變頻器調速運行，每天節省電量約為2331+2901=5232kWh。一臺風機全年運行時間按340天計算，電費成本為0．37元/度，一臺除塵風機全年節省電費約為=5232×340×0．37=65．82萬元。三臺除塵風機在變頻調速運行后，全年節省電費約為=3×65．82=197．46萬元。
5結語
深圳華能公司是我國從頻技術最早的企業之一。許多負載第一次應用變頻技術都有深圳華能公司的參與，如輸油泵(87年大慶采油二廠集輸站11套)、20噸橋式起重機(89年獨山子石化公司煉油廠)、焦化橋式吊車(91年茂名石化公司)、20噸轉爐傾動及氧槍升降(93年承德鋼廠三套)、腈綸紡絲生產線(94年大慶化纖廠)、2.8m×44m回轉窯(90年株州有色金屬冶煉廠)、3.6m×30m煅燒爐(92年唐山堿廠)、大型輥道(93年鞍鋼中型廠后送工序改造采用變頻50多臺)、海上平臺電源(92年南海石油西部公司裝備部)、150HZ/160V200KW電源(89年邵陽化纖廠9套、吉林化纖廠28套、湖北化纖廠14套、九江化纖廠12套、宜賓化纖廠8套)、1250KW/6000V電場引風機(98大慶新華電廠二套)、高壓氨泵(97年長嶺煉油廠、遼河化肥廠)等。在化纖行業，其業績多多，下面逐一說明。
2腈綸生產線
紡絲的工藝復雜，工位多，要求張力控制，有的要求位置控制。大慶腈綸廠95年對其引進美國CHEMTEX公司采用美國ACC工藝技術的年產5萬噸腈綸生產線進行了變頻PLC改造。我們采用了“同步運行方式”，設置“無張力控制環節”、“松緊架同步裝置”、“總線速度控制方式”、“轉矩矢量控制”等技術，使整條生產線20個絲束處理單元同步運行，平穩可靠，牽伸倍率由1.04到1.4，年增產達382噸，故障降低、節省維修費57.5萬元，年提高產品質量、提高等級合格率經濟效益達325萬元，年節電58萬kW。97年該項目通過中國石化總公司鑒定，專家結論達到90年代國際先進水平。
蘭化化學纖維廠是我國1965年從英國考陶爾茨(Courtaulds)引進的第一套8000t/a腈綸生產裝置，生產工藝采用硫氰酸鈉一步法。
腈綸生產過程是一種相當精細的生產過程，調速精度要求非常高。除纖維的成型和后處理以及毛條加工直接依賴調速外，紡前準備和原液系統的液位、壓力、流量控制以及生產的平穩性、絲束質量、能耗、物耗等都與調速性能有直接或間接的關系。該紡絲生產線長達170m，各道工序絲束的運行速度都是根據工藝要求來設定的。原設計速度控制系統全部采用滑差電機、直流電機及與其配套的電子系統來實現，但由于原英國裝置已運行20多年，設備嚴重老化、故障率高，加上設備本身復雜，維修量大，生產上往往一處波動都會引起全線波動，甚至造成全線停車，生產穩定性差，非計劃停車次數多，產品質量難以保證。
1995年對紡絲生產線的調速系統及主要調速設備進行了全面改造。三條紡絲生產線共安裝變頻調速器113臺，全部淘汰了滑差電機和直流電機，生產穩定性明顯提高，非計劃停車次數逐步減少，廢絲、廢膠量明顯降低，產品質量有了顯著的提高。
采用變頻調速技術后，1995年產量達到16000t/a，把原設計能力翻了一番。這一成績的取得，除設備改造更新后，積極大膽廣泛地采用變頻調速技術也是關鍵因素，僅增加產量一項，每年即可創效益近500萬元以上。
變頻調速技術因其穩定性好，可靠性高，大大提高了設備的運行周期，使過去由于電氣儀表原因造成的非計劃停車次數大幅度下降，每年可增加產量近150噸，增加效益近百萬元。產品質量有了明顯提高，廢絲、廢膠率逐年下降，NaSCN等原料的單耗亦下降，生產成本降低。
1995年與1993年相比，減少廢絲294.004噸，廢膠450.151噸，增加利潤89.49萬元;節約NaSCN320.16噸，增加利潤192.096萬元，節約材料費近30萬元。合計增加效益311.50萬元。
從表1可知，節電效果顯著，經實測，當用變頻調速器協調控制時，電機使用功率平均比原來下降50%以上。
該廠目前有200臺電動機使用了變頻調速器，其使用變頻器前電動機功率總和為828.4kW，使用后功率總和為467.61kW。每臺電動機按設計一年運行8000小時，(實際上大于8000小時)則每年可節電288萬kW.h，每度電按0.21元計，每年可節約60萬元左右。200臺變頻器投資約300萬元，綜合效益1000萬元。
3滌綸前紡生產線
儀征化纖聯合公司滌綸一廠前紡變頻控制系統是80年代引進西德AEG公司技術，由國內組裝的SCR逆變器，由于系統是分立器件，可靠性低，由于SCR不能自關斷、要是使其關斷，增加強迫關斷電路，使設備體積增大。由計量泵和卷繞機構組成一條生產線，計量泵有24臺、由1臺變頻器控制，卷繞由7輥、5輥和喂入輪組成。7輥有7臺電機，由1臺變頻器控制;5輥有5臺電機，由1臺變頻器控制，喂入輪1臺電機由單臺變頻器控制。為了保證精度，從計量泵到卷繞機構共計37臺電機全部采用永磁或永磁反應式同步電機，卷繞7輥、5輥和喂入輪嚴格按工藝給定的比例運行，保證微張力牽伸。并要求在低速伸頭完成后，卷繞各輥按比例和固定的斜率升到高速生產。原系統為4備1(或2備1)系統，即有4條常用生產線，1條線后備，主回路由電磁接觸器聯鎖切換，控制信號的邏輯電路由中間繼電器構成并完成切換，而模擬電路(如設定信號、比例信號)的切換，靠更換接插頭電纜完成，切換很頻繁，與中央控制的邏輯聯系靠很多中間繼電器來完成。由于控制落后，嚴重影響了生產，已造成必然。1993年深圳華能公司和滌綸一廠工同設計了由富士變頻器和可編程控制器組成的前紡電氣傳動控制系統。該系統頻率設定電路采用數字設定方法，不僅達到工藝要求的高精度要求，設定分辨率達到0.01Hz，而且從根本上解決了模擬設定電路的溫度漂移問題。在調試和生產運行中證明了這一點。
系統的所有操作，即變頻器的啟動、停止，包括現場的低速、高速信號和系統間的連鎖信號與儀表系統的信號控制、主臺與備臺的切換邏輯連鎖，全部用1臺PLC來實現，大大簡化了外部接線，省去了所有的中間繼電器，從而大大提高了系統的可靠性，因為PLC的所有輸入、輸出均有指示，也為系統的維護帶來很多便利條件。
以主臺與備臺的切換舉例，原系統在主備臺切換時，有專用的切換控制柜，在切換柜上完成主回路的切換，有一批中間繼電器完成相應的邏輯連鎖。變頻器的模擬設定等信號要靠接插件改變連接來實現，而現在的系統只要一只轉換開關，就可將主回路的切換和控制回路、設定電路的所有信號的切換工作完成，中間邏輯、連鎖邏輯完全由PLC的軟件來實現，從而大大簡化了切換操作，提高了切換速度，降低了故障率。
4切斷機
儀征化纖工業聯合公司滌綸四廠紡絲車間切斷機為20世紀80年代引進德國產品，屬雙閉環直流調速控制，投產以來，逐漸暴露一點問題，不能適應“安、穩、長、滿、優”的要求，其問題是:
(1)系統振蕩。控制系統屬于雙閉環直流調速，對速度環，電流環和反饋等參數的調整配合要求相當高。稍有參數調整不當，反饋信號干擾，就會產生切斷機刀盤振蕩，造成切絲長度不等，機械齒輪磨損等，嚴重影響紡絲的正常運行。
(1)插卡故障高。由于該系統由兩組可控硅實現正、反轉，現場操作正、反轉頻繁，系統經常在兩個象限間變化，因而封鎖邏輯功能負擔很重。在使用過程中，曾出現封鎖邏輯損壞現象。
(3)制動抱閘卡死。系統制動部分采用電磁抱閘原理。實際運行中，啟停車相當頻繁，而制動單元摩擦片極易損壞并卡死，現場條件又使得換卸工作相當不便，這種類型故障往往需相當長時間才能修復，嚴重影響生產。
(4)電機碳刷磨損快、火花大。直流電機及測速發電機碳刷磨損快，經常造成火花增大，從而使系統穩定性、可靠性降低，并增加了日常工作的維護量。
為此，1993年在深圳華能的配合下，對該設備進行了改造，設計方案的特點如下:
4.1新系統的特點
(1)在新系統中，核心環節變頻單元，選擇了具有90年代水平日本富士公司生產的FRN5000G7S系列變頻器，該變頻器控制器采用了雙16位CPU，并具有高速轉矩限定，轉差率補償控制等特殊功能。對中心環節-信號處理單元，選擇了具有90年代先進水平的可編程控制器。
(2)新系統中采用了微處理機，增加了全工藝流程顯示功能，一旦出現故障，馬上能采取相應的處理手段，充分利用富士變頻器的優點，對輸出電流、輸出頻率(輸出轉速)都做了限定(并對其數據進行加權處理)，從而提供了系統的可靠性。
(3)利用國產交流電機與系統配套，采用原系統中的產量顯示功能，可靠并降低了成本。
(4)由于富士變頻控制器、微處理機都具有計算機通訊接口，便于今后系統擴充，系統聯網。實踐證明，新設計的系統是十分成功的。
4.2新系統的運行效果
新系統于1993年3月制造完成，4月調試空運成功。7月上機運行，經過5個月的運行，證明其性能優異，完全滿足工藝生產要求。運行穩定、可靠，無任何故障出現，具有很強的實用性，完全達到原系統的指標，經試用證明，新系統的運行效果如下:
(1)該系統控制性能，產品適應范圍(調速范圍)達到并超過了原德國設計系統，切斷速度在原設計50~350m/min之內系統控制穩定，并根據工藝要求可調。
(2)新系統保護功能強(13種)，并具有故障記憶、自診斷、顯示功能。對分析故障及解決問題提供了強有力的手段。
(3)調試簡單。新系統所有參數的設定及修改均由面板的主鍵盤來完成。與以前的系統相比，大大縮短了時間，簡化了調整方法，使其更易掌握。
(4)新系統中采用的變頻器具有很多獨特的、有實用價值的功能。如高速轉矩的計算、轉矩的限定、電流限定等功能。這些特性保證了新系統的性能優異。
(5)新系統功率因數高，諧波成分小。因為系統中變頻器整流側采用的二極管橋，因此實測功率因數都很高，均在0.95以上，而原設計系統功率因數值僅在0.45~0.8之間。
(6)新系統有比較優越的價格性能比，而且體積小，重量輕，更換方便。
(7)系統可靠性高。由于該系統采用交流電機，無滑環和炭刷、不可能打火和更換，提高了設備可靠性。
(8)提高生產效益。原切斷機投產以來，累計故障停產50次，每次平均1.5天。
(9)電控系統比較如表2所示。
5長絲高速紡
天津石油化工廠高速紡螺桿擠壓機調速系統是80年代由日本引進的。經過幾年來(特別是近年來)的運行，逐漸暴露出了問題。
(1)不適應符合品種大范圍變化的需求，生產過程中時有跳閘現象出現(先天存在)。據開車6年來統計，每年均在十次以上(90、91年多達40次/年以上)，嚴重影響了紡機的正常運行。
(1)由于現場環境不良等原因，造成PG測速反饋環節故障而導致的螺桿擠壓機停車現象也屢有發生(開車以來發生16起)。
(3)原裝置功率因數低，諧波成分高，對電網污染大。
(4)原裝置本身由于元器件等問題，近年來也偶有故障發生，然而備件供應困難、周期長(要2年左右)，價格高(一套控制板要13萬元人民幣左右)，因此這一環節也直接影響了生產的穩定。
5.1螺桿擠壓機的變頻改造
由于上述問題的存在，從90年代開始，被迫在部分螺桿擠壓機上采取了減位生產等措施。僅此一項每年就使該廠損失利稅數百萬元以上。
據此原因，該廠會同深圳華能公司對POY螺桿擠壓機調速系統進行改造。
(1)在新系統中，核心環節-變頻單元，我們選擇了90年代水平，日本富士公司生產的FRN5000G7-4系列變頻器。該變頻器控制回路采用雙十六位CPU，控制采用磁通控制SPWM模式，并具有高速轉矩限定、轉差頻率補償控制等特殊功能。
(2)新系統中壓力調節部分仍采用了原裝置中的智能化壓力調節器(型號:SLCD-120*B〈日本YEW公司產〉)。
(3)利用FRNIC5000G/P7系統變頻器特有的轉差補償控制功能，去掉PG測速反饋環節，進一步簡化了系統。
(4)該系統控制性能，產品適應范圍(調速范圍)達到并超過了原日方設計的系統。該系統在生產250dtex(最大規格品種)poy絲時，喉部壓力可保證在＋(－)0.5Mpa之內。這小于工藝允許壓力偏差值，而調速范圍可達原系統的數倍以上。
(5)新系統保護功能強(13種)并具有故障記憶及自診斷功能。一旦變頻器出現問題，這對分析故障及解決問題提供了強有力的手段。
(6)調試簡單:新系統所有參數的設定及修改均由面板上的鍵盤來完成。較以前的系統，大大縮短了調整時間，簡化了調整方法，使一般人更易掌握。
(7)新系統中采用的變頻器具有很多獨特的、有實用價值的功能。如:高速轉矩計算、轉矩限定、轉差補償控制、電流限定等功能。這些特性，保證了新系統的優異性能。
(8)新系統功率因數高，諧波成分小。因為系統中變頻器整流側采用的二極管橋，因此實測功率因數很高，均在0.97以上，而日方設計系統cosφ值在0.4-0.8之間。表3是3臺螺桿機實測值:
(9)新系統有比較優越的價格性能比，且體積小、重量輕、更換方便。
(10)系統可靠性高。由于系統采用GTR元件只有一個功率控制級，因此可靠性能大大提高(原系統有整流、逆變兩個功率控制級)。
－)1Mpa≤＋(－)0.5Mpa
5控制電路型式數-模混合雙CPU全數字化
6控制功能實現硬件編碼設定(軟件)
7電流波形階梯波接近正弦波
8速度環有無
9轉矩限定功能無有
10調整方式電位器鍵盤輸入
11保護功能5種13種(故障記憶)
12通訊功能無RS232C串行接口
13擴展不方便5種標準選擇、方便
14電流檢測CT霍耳元件
15顯示LED燈顯示數顯
16容量44KVA60KVA
17價格(萬元)726.1
6卷繞機
天津石化公司長絲廠1985年引進全套日本帝人公司POY紡絲設備，電氣調速系統采用變頻器集中控制，其中卷繞機使用FRNIC-1000可控硅電壓型變頻器。
6.1原系統的主要特點:
(1)主件開關速度慢
(2)輸出波形不好
(3)變頻器設計復雜，故障率較高
(4)用集中控制，一臺變頻器帶幾十臺卷繞機，若某一臺卷繞機出現故障或操作不當都可能使變頻器跳閘，易使故障擴大，這種故障每年發生10次左右，并逐年增加。
(5)卷繞機使用的電動機是特殊電機，起動電流是運行電流的15倍左右，頻繁起動容易燒毀電機。
(6)鋸齒波發生器是模擬量控制，控制精度低、溫漂大、抗干擾差。
基于以上原因，1996年初決定對原集中變頻系統進行改造，雙方工程技術人員經過試驗分析，選用了在國際上較先進的日本明電舍VT210S具有卷繞機要求的擺頻功能系列變頻器。
6.2變頻改造后的系統特點
(1)頻率精度較高，數字設定±0.01%，適合紡絲生產要求;
(2)抗干擾能力較強，而對其他電氣設備干擾小;
(3)故障診斷功能強:23種代碼分別代表過流、過壓、欠壓、過熱、過載、I/O、接地、CPU等等。對故障狀態下的電流、頻率都有記載，便于故障分析和處理。
(4)內部輸入/輸出信號，既有RY接點繼電器輸出，又有集電極開路輸出;
(5)變頻器具有往復運行方式功能，適合紡織機械要求橫動速度反復變化的需要，不用另加鋸齒波信號源:
改造后的變頻器的負載運行測試數據如表5所示。
注:FR為磨擦輥電機，TR為橫動電動機。
以上數據看出采用明電舍210S型變頻器做卷繞機單臺控制后電動機起動電流明顯減小，實現了所謂的“軟”起動，與改造前起動電流50A比較，沖擊電流見效80%。
設備投入運行以來，沒有一臺卷繞機電動機燒毀，過去平均每月要燒毀電動機1.5-2臺。
改造后擺頻部分的工藝參數可以用數字量精確控制，使產品質量和產量大幅度提高。
48臺卷繞機變頻系統由“集中”變頻控制改造成“單臺”變頻控制后，穩定了工藝，不到一年即收回改造投資，改造非常成功，為該廠提高產品質量和增加產品產量打下基礎。
7聚酯生產線
聚酯生產是連續的過程，我國的聚酯生產裝置最初是從國外成套引進，最近幾年由于擴容，多數由國內設計并購國內設備來完成增容改造。我公司參加并完成如遼化聚酯廠和浙化聯聚酯裝置的改造，由于均選用進口變頻器，低壓開關，接觸器等。既保證了設備可靠性，又降低了設備成本。
聚酯生產中，有調速要求的有漿料輸送泵電機、預聚反應器攪拌器電機、預聚物輸送泵電機、后縮聚反應器攪拌器入口電機、后縮聚反應器攪拌器出口電機、熔體輸送泵電機、消光劑輸送泵電機等。聚酯生產過程是一個連續的、自動化的過程，裝置由DCS(集散控制系統)系統集中監控，各個傳動部位接收來自DCS的控制指令并回饋相應的運行狀態信號給DCS系統。
一般情況下不允許其中某個環節突然中斷，一旦發生較長時間的中斷可能導致巨額的經濟損失。因此，在有可能的部位，管道設計成兩個通路，每個通路設有傳動裝置，可以互為備用，也可同時工作。后縮聚反應器攪拌器出入口電機對連續工作的要求更高，由于該部位電機本身無法備份，對變頻器的可靠性要求就大大提高，因此一般要求變頻器設置二套互為備用，在運行變頻器出現故障情況下備用變頻器應能盡快投入運行，保證連續生產的需要。
由于聚酯生產裝置對傳動系統可靠性要求較高，滿足電機的在線啟動，重載啟動功能及較強的通訊擴展功能，我們采用德國西門子變頻器及日本富士變頻器。
聚酯變頻器調速系統的一次回路構成如圖1所示。
由于一套裝置中采用了較多的變頻器，因此變頻器產生的諧波問題就比較突出。為此在變頻器輸入側和輸出側均安裝了交流電抗器。輸入電抗器主要起抑制諧波對電網的污染并有效地改善功率因數的作用。輸出側電抗器則主要起抑制高次諧波的作用。變頻器輸出電壓中包含的高次諧波有兩個不利的影響:一是干擾弱電控制系統，二是在較長的電纜中產生漏電流，這個漏電流有時足以使變頻器和計算機無法工作。在沒有輸出濾波電抗器情況下，電機與變頻器之間的最大允許導線長度在100米左右，而使用輸出濾波電抗器時這個長度可以達到600~800米。由于聚酯生產裝置往往比較龐大，電機與變頻器之間的距離都比較遠，所以為了保險起見需加裝電抗器。另外，輸出電抗器對保護電機絕緣也有好處。
上述一次線路構成適用于漿料輸送泵、預聚物輸送泵、熔體輸送泵、消光劑輸送泵、預聚反應器攪拌器電機等的變頻驅動。對于后縮聚反應器攪拌器出/入口電機的變頻驅動來說，由于電機無法備用設置，為了提高可靠性，采用兩套變頻器互為備用的方式，其一次線路圖如圖2。
這樣設計的調速系統，在遼化、浙化聯運行的都很成功，達到了工藝要求和增容的目標。同國外進口的聚酯裝置相比，有如下的特點:
(1)可靠性、實用性高于原進口設備。由于是國內設計，目的性明確，且設備均選用國外最先進的變頻器和低壓電器，因而在可靠性、實用性方面都要優于原進口設備。
(2)工藝連續性優于原進口設備。原進口設備的不足之處，實用后做了改進，在我們改造中體現出來，更為實用。
(3)造價僅為原進口的1/3。
8粘膠長絲靜變頻電源
粘膠長絲是以棉籽等做原料的非常受歡迎的化纖產品，出口很多。
粘膠纖維行業紡絲設備多數是高速電機，眾多的紡錠電機為150Hz/160V。長期以來，國內粘膠行業一直使用電動-發電機組中頻電源供電，稱動變頻。由于這種方法弊病太多，而逐步采用交流變頻電源供電，稱靜變頻。我公司首先為邵陽化纖廠提供8套150HZ/160V160KW靜變頻電源;接著為吉林化纖廠提供25套150HZ/160V200kW;湖北化纖廠14套;九江化纖廠12套;宜賓化纖廠7套;維坊巨龍化纖廠16套靜變頻電源，均采用日本富士變頻器。邵陽化纖廠是我國粘膠行業最早自行應用靜變頻的廠家，8臺160kW變頻器分二組供電(每組一臺備用)。自1992年12月生產以來，比動變頻有明顯優勢。
(1)可靠。運行多年，未發生故障跳閘。
(2)運行穩定，電壓、頻率波動極小。
(3)調頻方便，為工廠生產不同捻度的絲餅創造了條件。
(4)噪音小，改善了操作人員的環境
(5)提高了產品質量。該廠一期工程(采用動變頻供電)，粘膠長絲合格率僅55.1%，一等品合格率為零，二等品合格率20%。而二期工程(采用靜變頻供電)平均合格率98.12%，一等品合格率為88.7%。
(6)增加了產量。一期工程設計能力2000噸/年，試生產半年，產量僅365.53噸，而二期工程設計能力1000噸/年，試生產半年，生產長絲685.25噸，大大超過設計能力。
(7)節電13%。
由于靜變頻電源給企業帶來頗豐的利益，優質、增產、節能、降耗、降噪聲。全國15家粘膠長絲生產廠，基本上淘汰了動變頻設備，而選擇了靜變頻電源。
參考文獻
[1]王占奎等.變頻調速應用百例[M].北京:科學出版社,1999.
[2]胡建忠,陳濱島,楊恒之.長絲高速紡擠壓機變頻調速系統研制情況報告[C].CECE''''94184P.
[3]戴思斌.交流變頻調速技術在腈綸生產中的應用[C].CECE''''9681P.
[4]丁永汀,楊波,吳建鋒.聚酯裝置變頻調速系統[J].電氣傳動,2002年增刊32卷351P.
高壓變頻技術隔爆型三相異步電動機由定子、轉子、四軸承結構、強制風冷裝置、軸電流引出裝置、軸承液壓泵系統裝置等主要結構組成。電動機主體安裝在對旋風機主風筒的最里層，1臺對旋風機用2臺電動機(左右出線各1臺)。電動機的主要結構介紹如下:1)電動機定、轉子鐵心。鐵心用徑向通風道隔開，分段迭成。材料采用DW360硅鋼片，使電動機的效率、功率因數都有所提高。2)電動機定子繞組。定子線圈采用經特殊絕緣處理的變頻電動機專用電磁線(耐電暈220級)———聚酰亞胺－氟樹脂復合薄膜繞包雙玻璃絲包銅扁線。電動機每相繞組埋有2支Pt100，共6支，分為2組，一組使用，一組備用，以模擬方式輸出信號，實現繞組的溫度保護。3)電動機轉子。轉子為鼠籠式結構。采用銅條焊接，與軸采用熱套配合，剛度好。軸由45號的圓鋼和Q235－A的筋板組焊而成，并經嚴格的退后處理和時效振動處理。4)電動機的機座和軸承室。機座材料均采用了優質碳素鋼Q235－A，并按工藝要求焊接完后，進行了有效的退火處理。機座采用圓機座，通過機座兩壁板上的通風管散熱，并且加強機座剛度。變頻電動機，由于諧波與磁路的問題，產生軸電流很大，軸電流又對軸承的危害很大，大大縮短軸承壽命。因此需要用絕緣軸承或將軸承室絕緣以達到對軸承絕緣。軸承室零件材料采用了鑄鋼ZG230－450。保證了零件的鋼性和加工性。5)冷卻方式。為了保證對旋風機在低轉速下有足夠的風量，電動機冷卻采用強制通風冷卻方式。強制通風用的冷卻電動機有良好的工作性能和耐用年限，該電動機采用雙法蘭不帶底腳強構，軸承采用了進口SKF軸承，并加裝了Pt100測溫傳感器。6)軸承裝置。電動機軸承軸伸端軸承采用一盤球面調心滾子軸承，非軸伸端軸承采用三軸承同心式組合結構，軸承全部采用進口SKF軸承。軸承方式采用液壓泵站強制。軸承室防護等級達到IP54。7)其它裝置。電動機設有空間加熱器，當電動機停機時，加熱器開始投入使用，保證電動機內部溫度高出環境溫度5℃以上，以防止電動機在停機狀態下結露。為防止產生的軸電流對軸承形成電腐蝕作用，除采用絕緣軸承室外，還加設有軸電流引出裝置，軸電流引出裝置安裝在電動機軸承的非軸伸端外蓋上，并用防護罩做保護。
2高壓變頻技術隔爆型三相異步電動機的創新點
2．1絕緣軸承組結構應對電腐蝕
變頻技術與電動機在運行過程中會產生電腐蝕現象。傳統應對軸承電腐蝕的措施的主要方法有兩種:一是選用絕緣軸承;二是選用絕緣軸承室。但這兩種方法都存在一定問題。直接采購絕緣軸:一是價格昂貴;二是市場資源少，供貨周期長;三是電機的絕緣軸承在裝配與拆卸過程中，容易將外圈涂層和內圈涂層拉壞，對軸承維護保養造成困難。如果采用絕緣軸承室，雖然它有價格不高的優點，但在使用或維護過程中容易損壞。而且一旦損壞，需要返廠采用特殊工藝進行恢復。經過多次實踐探索，一種新的絕緣軸承室被設計出來，它是在軸承的端蓋內孔與軸承套之間夾絕緣層，首先將軸承套與絕緣層采用特殊工藝固化在一起，然后與軸承端蓋內孔套起來，并在其端面用螺栓緊固。這種新型絕緣軸承室有價格不高、不易造成絕緣層損壞等優點，解決了電機軸承絕緣的難題。
2．2四軸承結構解決軸承易損問題
五陽煤礦主通風機原有電動機的軸伸端是選用了1套NU系列的短圓柱滾子軸承和1套6系列深溝球軸承，非軸伸端是1套NU系列的短圓柱滾子軸承。在電動機運行過程中，其軸伸端短圓柱滾子軸承承受絕大部分葉輪與轉子重量，6系列的深溝球軸承承受來自葉輪的軸向力，非軸伸端軸承承受剩余一小部分轉子重量。礦用大功率通風機葉輪的重量最大可達3t，葉輪的軸向力也有10～30kN。而葉輪是靠電動機軸伸懸臂支撐，葉輪的重量和撓動力常常會造成電動機軸承發生撓曲變形。一般來講，深溝球軸承主要用于承受徑向載荷，也承受一部分軸向載荷，但承受軸向力的能力比徑向力弱。因此，五陽煤礦原有電動機的軸承的受力狀況環境比較惡劣。其次，它的電動機采用脂進行軸承，其注排油難度非常大，經常發生缺脂或注脂過量等問題，并且不容易及時發現，電動機軸承損壞率比較高。因此，設計出了一種新型的軸承組合———四軸承結構。四軸承結構原理如圖1所示。四軸承結構為:軸伸端是1套球面向心軸承，非軸伸端兩端為球面推力軸承、中間是1套球面向心軸承。軸承結構中的這4套軸承都具有調心功能，值得特別指出的是，非軸伸端的3套軸承有1個共同的球心，這樣在調心過程中就能步調一致。各軸承在運轉過程中，各司其職，配合完美，其軸伸端軸承承受大部分葉輪與轉子的重量，非軸伸端的球面向心軸承承受剩余部分的向力，前后兩套軸承分別承受正、反轉時的不同方向的軸向力。這套軸承的自動調心功能，很好地解決了傳統電動機存在的前后軸承的不同心問題、葉輪的重量和撓動力造成電動機軸承發生撓曲變形的問題。
2．3軸承采用稀油強制
傳統的三相交流電動機一般采用脂進行軸承，但脂使用時間過長后會失效。目前國內普遍采用的是在軸承外蓋上增設排油管裝置，但由于沒有壓力，油脂一般很難排除，如果采用加新的油脂將廢油擠出來，會造成如下問題:①通過新油脂將廢油脂排除，勢必軸承內要充滿油脂，這樣就將影響軸承散熱;②由于軸承內蓋與轉軸有一定的間隙，有很多油脂會通過此間隙進入電動機內部，覆蓋在定子線圈上，往往會導致定子繞組絕緣電阻降低，甚至造成擊穿。新設計的電動機軸承采用了稀油強制，如果要對軸承進行換油，打開排油口即可。軸承維護工作量也幾乎沒有。
3結語
