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华夏天信智能物联股份有限公司，山东 青岛 266400
摘要：煤矿综采工作面乳化液泵站是在恶劣条件下，大流量使用乳化液供液并且满足相应压力要求进行设计的液压供给系统。乳化液泵作为煤矿井下综采工作面液压设备的动力来源，在工作面生产期间，为支架、转载机和单体液压支柱等设备提供高压液体。在实际生产过程中，由于工作面条件复杂多变，乳化泵多为低负荷工作，大部分是靠泵出口机械阀门的释放来调节乳化液的流量与压力，其能量损耗大，而且对机械（如乳化泵、阀门）冲击较大，增加机械损耗。泵站长期处于连续运转状态,也会造成巨大的电力浪费。对此，煤矿采用变频器技术控制乳化液泵站，通过改变乳化泵电动机的转速来改变管网的压力、流量,使供需达到平衡，形成恒压供液，这也在很大程度上达到节能效果。
关键词：综采工作面；乳化泵；变频器技术；恒压供液
1变频节能乳化液泵站组成部分
为保证系统节能效果及使用寿命，所以在乳化液泵站上使用变频技术。乳化泵供液系统由两泵一箱组成，一台乳化泵用变频器驱动，另一台用工频驱动。其中由工频驱动的液压泵接收变频器给予的开启信号，外部压力传感器控制变频器根据当前的压力状况调节转速。当变频器50Hz运行不能满足供液要求时，启动工频泵进行补压。乳化泵选择315kW的变频电机（较普通电机成本增加10%～20%）驱动，变频器采用BPJ-315/1140乳化液泵站用防爆变频器。主泵由BPJ-315/1140防爆变频器驱动，变频器通过变压器与低压馈电开关接入系统电网，通过接入主管路的压力传感器接收压力传感器反馈的系统压力信号。在正常运行情况下，变频器通过判断主管路反馈回来的系统压力，实时调节电机转速，达到恒压供液。当工作面用液较多，压力长时间达不到预设值时，2号乳化液泵通过接收变频器发出的启动信号运行，此时变频驱动的乳化液泵仍然自动调频运行；当工作面用液较少，压力达到设定值后，2号乳化液泵停止运行，仍由变频驱动乳化液泵运行。
2乳化液泵站变频节能效果
企业大部分的设备通常在室外或者较为特殊的环境中使用，导致变频器在实际使用过程中受到的影响因素较多，故障发生的可能性相对较大。这就需要相关操作人员必须做好变频器的日常维护保养，深入学习理解变频器的相关理论知识，并对变频器常见故障进行归纳总结， 以便于变频器在发生故障后能够及时得到处理和解决， 从而保证企业的正常生产运营。按照变频器的故障发生原因，其故障主要有变频器的过流、过压、过载、过热、欠压故障以及参数设置故障等不同类型。在实际的变频器维修过程中，要根据不同类型的变频器故障采用不同的方法进行解决。煤矿工作面乳化液泵站采用变频技术后，每班节电54.09kW·h/h。每天正常生产约20h，月末为矿井检修时间，每天运行约16h。经计算，1a可节电：386851.68kW·h，若按综合电价0.52589
元计，每年节约电费20.34万元。节能效果分析如表所列。
表1节能效果表
序号 测量参数 工频生产班 变频生产班
1 电压/V 1179 1036
2 电流/A 72.68 97.44
3 有功功率/kW 128.9 22.06
4 功率因素 0.869L 0.145C-0.4L
5 视在功率/kvA 148.4 152.4
6 无功功率/kvar 73.45 150.8
7 转速/(r·min-1) 累计20min 累计20min
8 有功电量/kWh 34.56 6.01
9 无功电量/kvarh 23.60 34.12
4变频器技术的优点
变频器过压故障即实际作用于变频器的电压超过设计的额定电压，变频器的过压故障主要有以下两种情况，一是输入交流电源过压故障。这种过压故障一般是由外部因素造成的冲击导致的变频器运行电压突然升高。例如在雷电因素引起的变频器过压，在这种情况下，变频器的运行电压变化幅度较大，变化率也相对较快。对于雷电因素产生的过压故障处理办法较为简便，在发生过压故障后只需将变频器的电源断开，一段时间之后再将变频器重新启动即可消除故障。二是再生类过电压故障。再生类过电压故障在变频器加速、变频器减速以及变频器恒速运行过程中都会发生，这类过压故障都属于再生类过电压故障的范畴。引起再生类过电压故障的主要原因是当电动机运行时，将机械能转换为电能并通过变频器和逆变器重新回到直流回路，当变频器负载加大时， 其变频速率较快，变频器的输出频率急速降低，在变频器的制动过程中产生泵生电压，从而将能量释放。针对再生类过电压故障，可以通过延长变频器的减速时间，并根据实际的负载情况适当增加变频器的制动单元。三是直流母线过压。这种过压故障一般发生在电动机的制动环节，在电动机制动时处于短暂的发电机状态，电能通过逆变器的电气元件反向输入到直流母线并造成逆变器的储能电容充电，从而导致直流母线过压故障。为避免直流母线过压故障导致电动机停机， 一般可以在变频器上安装相应的抑制单元，在发生直流母线过压故障后需要根据抑制单元接线是否正确、接线开关是否损坏以及电压保护设定值是否合理等不同情况采取相应的处理办法予以解决。降低泵站噪音，保护身体健康:采用变频技术控制乳化泵运转，噪音值低于72dB，给施工人员创造相对舒适作业环境，保护身体健康。恒压供液，减少机械磨损:采用变频器驱动乳化液泵站，可以实现乳化液压力恒压，减少了泵站卸压的次数，延长了管路的使用寿命。液压系统稳定，减少“爆管”以及对阀组的冲击，大大降低液压管路各种阀，密封等液压系统配件的冲击波磨损，使液压器件的使用寿命延长2~3倍。保证液压支架的初撑力:使用变频恒压供液后，减小了脉动成份，使用变频恒压供液设定压力为30MPa,，实际供液管路压力为30MPa，可以达到设定初撑力。使用变频器之后，大大减少了煤矿企业的生产成本。如果再将设备日常的维修、更换、保养计算在内的话，会节省得更多。
5变频器的日常维护
变频器的日常维护保养对变频器的使用寿命以及节能控制效果等方面都有着重要的意义，在变频器的运行中应做好以下几个方面。
一是保证变频器的环境符合要求，控制好变频器使用环境的温度、湿度，做好工作环境的清洁以及设备清洁等工作。二是做好变频器的供电线路以及各种电气设备的检测工作，确保变频器的工作。三是定期检查变频器的各种连接装置是否存在松动现象，保证变频器的各个单元接触良好。四是做好相关操作人员的技术培训，严格按照变频器的使用规范要求操作。五是做好变频器运行的相关制度和责任落实，确保在变频器发生故障后能够及时得到处理和解决，避免在变频器出现故障后未及时处理而导致设备损坏及其他严重后果，另外要做好变频器的运行日志以及故障处理记录等。
结语
煤矿采用变频技术，通过改变乳化泵电动机的转速来改变管网的压力、流量,从而减少了能耗，节省了大量电力资源。
参考文献：
[1]张文科.矿用隔爆兼本安型变频器在综采工作面乳化液泵站的应用[J].中州煤炭,2012(7):101-102.
[2]戴学东,沙作江.变频器在带式输送机应用中的问题分析[J].煤炭科技,2017(4):61-62,66.