時間：2023-01-01 16:36:15
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇變頻技術(shù)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1變頻器變換頻率參數(shù)方法
（1）交流-交流變頻，使固定的交流電源轉(zhuǎn)換成頻率變化的交流電源，主要特點是沒有中間環(huán)節(jié)，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(zhuǎn)換成直流，將直流電源轉(zhuǎn)變成頻率變化的交流電。由于直流到交流環(huán)節(jié)易于控制，因此，頻率可調(diào)節(jié)范圍和提高變頻電機特性等，具有明顯的優(yōu)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(diào)制，逆變器電壓的大小經(jīng)過變化，使輸出脈沖進行變化。現(xiàn)在國內(nèi)外變頻器技術(shù)以驚人的速度在發(fā)展，在不同的功能上，模擬早期的設(shè)置已被設(shè)定數(shù)字量取代，特別是在我國煤礦井廣泛應用，帶來了巨大的經(jīng)濟和社會效益。
2變頻調(diào)速技術(shù)的應用
使用PID控制器和可編程控制器（PLC）控制技術(shù)來控制變頻器，反向，速度，加速，減速時間，實現(xiàn)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(shè)備的要求。提升機PLC，PID變頻控制技術(shù)更為復雜，這里不介紹了。壓風機為例，對變頻調(diào)速控制技術(shù)和功能的應用，證明變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)越性和經(jīng)濟效益的描述。在正常操作壓力風機，當罐內(nèi)壓力達到規(guī)定的壓力，通過壓力調(diào)節(jié)器處于閑置狀態(tài)，風機的壓力，為了降低儲罐壓力，當氣體儲罐壓力低于規(guī)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(shù)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(chǎn)效率。與傳統(tǒng)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(jù)二者之間的差異進行調(diào)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)儲氣罐壓力同目標壓力近視平衡。通過對變頻調(diào)速技術(shù)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(chǎn)價值的需要，空氣壓縮機輸出壓力始終保持在最佳狀態(tài)下生產(chǎn)。
3變頻調(diào)速技術(shù)優(yōu)點和效益
通過與以往的控制技術(shù)相比變頻調(diào)速技術(shù)具有十分明顯的優(yōu)勢，并帶來了可觀的社會和經(jīng)濟效益。其具有的優(yōu)點如下：（1）隔爆性能可靠。（2）安全性高。（3）性能齊全，完全達到《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定要求。（4）設(shè)備運行時可靠性高。（5）速度調(diào)節(jié)范圍寬。（6）操作簡單，維修方便。（7）速度平穩(wěn)。（8）節(jié)能環(huán)保。實踐證明，煤礦井下采用了變頻調(diào)速系統(tǒng)后，節(jié)能效果是十分明顯的。可以從幾個方面來體現(xiàn)：（1）減少了故障的經(jīng)濟效益，比較直流電動機的調(diào)速性能、事故率、檢修時間、影響生產(chǎn)、維修成本等有著不可相比的經(jīng)濟效益。（2）提高生產(chǎn)率的經(jīng)濟效益。由于變頻調(diào)速技術(shù)的應用，使設(shè)備運行質(zhì)量，生產(chǎn)效率在相同的條件下，可以得到巨大的經(jīng)濟效益。如提升機、皮帶輸送機、空壓機等在無機變速生產(chǎn)中都有著不可忽視的經(jīng)濟效益。通過變頻調(diào)速技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)方面的推廣，特別是在煤礦產(chǎn)品上面的應用，給煤礦的安全生產(chǎn)帶來了巨大的社會和經(jīng)濟價值，加快了煤礦的工業(yè)化進程，給經(jīng)濟運行創(chuàng)造了良好的條件。相信在不久的將來，變頻調(diào)速技術(shù)將廣泛應用于煤礦生產(chǎn)中。
作者：馬智恒
礦產(chǎn)開發(fā)時不注重開發(fā)方法，造成資源浪費嚴重威脅企業(yè)利益。我國雖然是資源大國，有著充足的礦產(chǎn)資源，但礦產(chǎn)資源的不可再生性要求企業(yè)在進行礦產(chǎn)開發(fā)時必須重視開發(fā)方法，減少資源浪費。近年來，我國礦產(chǎn)開發(fā)的強度越來越大，礦產(chǎn)開發(fā)作為土地資源利用的主要途徑之一，對我經(jīng)濟發(fā)展有深遠影響。但很多礦產(chǎn)企業(yè)人只要求進度，不重視開發(fā)水平。在利益的驅(qū)逐下，企業(yè)強化資源開發(fā)，礦產(chǎn)資源開發(fā)有很大的漏洞，很多礦產(chǎn)頻發(fā)資源浪費的現(xiàn)象，損害企業(yè)效益，因此企業(yè)應提高礦產(chǎn)開發(fā)的質(zhì)量，確保資源合理開發(fā)，提高企業(yè)效益［1］。
二、變頻技術(shù)的應用
(一)變頻技術(shù)的具體方法
科學家在實踐中總結(jié)，變頻技術(shù)有利于充分利用資源，與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，變頻技術(shù)在實踐中取得重大效果，不但有效減少資源的浪費，而且利于我國科學研究。變頻技術(shù)在人們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅３Ｒ姡冾l技術(shù)廣泛應用于電力行業(yè)、機械行業(yè)和其他多個行業(yè)。在生產(chǎn)中，變頻技術(shù)有顯著的節(jié)能效果，因此受到各個業(yè)界的廣泛應用。變頻技術(shù)在礦產(chǎn)開發(fā)的過程中，節(jié)能效果更為顯著。在礦產(chǎn)開發(fā)過程中良好利用變頻技術(shù)，利于資源合理開發(fā)，從而為資源的可持續(xù)利用做出貢獻。
(二)變頻技術(shù)應用的必要性
我國礦產(chǎn)資源在世界排名居先，但人口壓力過大，人均礦產(chǎn)資源占有量排名落后，因此只有合理的礦產(chǎn)資源才能適應我國國情。近年來，礦產(chǎn)資源過度開采，致使礦產(chǎn)資源的總量飛速減少［2］。我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，使用礦產(chǎn)資源的公司日益加大，企業(yè)間的競爭激烈，對礦產(chǎn)資源的開發(fā)力度加大，但企業(yè)在開發(fā)過程中忽視資源的合理開發(fā)，造成資源浪費。變頻技術(shù)能實現(xiàn)節(jié)能，在礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中使用變頻技術(shù)，從而實現(xiàn)對礦產(chǎn)資源有效節(jié)約。變頻技術(shù)還可以降低礦產(chǎn)開采時造成的污染，這不但為我國環(huán)保事業(yè)做出貢獻，更利于企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
(三)變頻技術(shù)的使用意義
礦產(chǎn)資源在開發(fā)過程中的資源浪費是最嚴重的開采問題之一，資源浪費影響礦業(yè)發(fā)展，對能源可持續(xù)利用和企業(yè)發(fā)展造成嚴重危害，威脅國民經(jīng)濟發(fā)展，礦產(chǎn)資源開采主要問題是資源浪費，通過變頻技術(shù)降低礦產(chǎn)開發(fā)時造成的礦產(chǎn)資源浪費，保證開發(fā)生產(chǎn)的順利進行，提高了礦業(yè)生產(chǎn)效率，促進國民經(jīng)濟增長，合理的礦業(yè)開發(fā)也有效提高開發(fā)質(zhì)量，避免資源浪費。我國作為人口大國，資源的合理利用非常關(guān)鍵。人是推動社會發(fā)展的核心，在生產(chǎn)和生活中只有提高人的主觀能動性，才能為企業(yè)帶來利潤。科學的變頻技術(shù)增強員工對礦產(chǎn)資源開發(fā)的熱情，員工對工作的內(nèi)容有認同感，提高員工工作積極性，有效提高生產(chǎn)力。礦產(chǎn)資源的是我國經(jīng)濟發(fā)展命脈，只有良好合理的礦產(chǎn)開發(fā)才能推動經(jīng)濟發(fā)展［3］。
三、結(jié)論
在煤礦的機電工程的動力設(shè)計過程中，機械設(shè)備在正常使用的過程中可能并不需要在滿負荷的情況下進行長時間的工作。在這種情況下，為了在滿足生產(chǎn)過程中的動力需求下，應該盡量減少電力資源的浪費。本文認為利用變頻技術(shù)的特點可以幫助煤礦企業(yè)實現(xiàn)以上要求。變頻技術(shù)中包括了電機傳動技術(shù)、電力電子技術(shù)以及計算機控制技術(shù)，所以說變頻技術(shù)是一項包含了強弱電與機械的綜合技術(shù)。變頻技術(shù)的基礎(chǔ)原理就是通過半導體元件將工頻電流信號轉(zhuǎn)化為其他頻率，再將轉(zhuǎn)化的工頻交流電進一步轉(zhuǎn)化為直流電，根據(jù)逆變器對電壓和電流進行控制，最終實現(xiàn)煤礦機電設(shè)備的無級調(diào)速。綜上所述，煤礦機電工程中設(shè)備的變頻技術(shù)就是利用電極的轉(zhuǎn)速與電流頻率之間的同比增長關(guān)系，通過控制電流的頻率來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)動速度。通過變頻技術(shù)能夠有效的控制電機的轉(zhuǎn)動速度，實現(xiàn)電機的穩(wěn)定工作，提高工作效率，實現(xiàn)節(jié)省能源的目的。
2變頻技術(shù)在煤礦機電工程中的應用
在煤礦機電工程中，變頻技術(shù)在很多機電設(shè)備中都得到了應用，變頻技術(shù)不但能夠使得電機的工作狀態(tài)更加容易調(diào)節(jié)，而且通過現(xiàn)代控制技術(shù)能夠?qū)C電設(shè)備進行遠程、智能的操作。
2.1變頻技術(shù)在提升機中的應用實踐
在現(xiàn)代煤礦機電工程中，煤礦提升設(shè)備的主要認為就是將煤礦中的礦石與生產(chǎn)工作人員運送到預先設(shè)置的地點，可以看到煤礦提升設(shè)備在煤礦的生產(chǎn)中作用無法被替代。但是煤礦由于生產(chǎn)的需要，提升設(shè)備需要頻繁的調(diào)整期提升的速度，并且常常需要關(guān)閉與啟動。傳統(tǒng)的對煤礦提升設(shè)備進行調(diào)速需要將金屬電阻裝入提升設(shè)備的電機控制電路之中，從而可以不斷的調(diào)整電阻的大小來控制電機的運轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)的提升設(shè)備的調(diào)速裝置需要消耗大量的能源，并會產(chǎn)生大量不需要的熱量。而且傳統(tǒng)的提升設(shè)備的調(diào)速裝置的調(diào)速范圍非常有限，調(diào)節(jié)精度也不高。特別是在控制提升設(shè)備的下降的時候還需要使用制動裝置控制速度，所以對于電力資源的浪費是很大的，也會對煤礦生產(chǎn)過程造成隱患。而將變頻技術(shù)應用在煤礦提升設(shè)備之中，可以從根本上解決傳統(tǒng)的變速裝置所帶來的問題，不僅僅使得設(shè)備的運行更加平穩(wěn)，而且使得生產(chǎn)過程更加安全。變頻技術(shù)的使用可以減少設(shè)備中繼電器的使用數(shù)量，減少電路的維護費用。而變頻技術(shù)的控制精度相對于傳統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)裝置也具有更大的優(yōu)勢，可以通過修改電路變成命令來實現(xiàn)對煤礦提升設(shè)備的系統(tǒng)功能的改變。事實上，通過變頻技術(shù)改變了提升設(shè)備的通過機械摩擦控制下降速度的減速方式，降低了設(shè)備磨損，延長了機電設(shè)備的使用壽命。
2.2變頻技術(shù)在皮帶設(shè)備中的應用
在煤礦企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)的機電工程中，皮帶設(shè)備與提升設(shè)備相比需要更加的功率。皮帶設(shè)備的工作原理是通過點擊轉(zhuǎn)動牽動皮帶的運轉(zhuǎn)，從而將皮帶上的礦石輸送到設(shè)備的地點。皮帶設(shè)備的工作原理要求其的運作必須通過輪轂與皮帶的相互摩擦而實現(xiàn)。皮帶設(shè)備的運作需要降到的啟動電流，目前我國國內(nèi)大部分的煤炭企業(yè)使用液力耦合設(shè)備來實現(xiàn)皮帶設(shè)備的軟啟動，在軟啟動的時候啟動電流非常大，不僅僅使得電路中電壓產(chǎn)生較大的起伏，而且會加速皮帶設(shè)備中零件的損壞。液力耦合設(shè)備在運作過程中會產(chǎn)生大量熱量，使得相關(guān)設(shè)備的內(nèi)部溫度上升，最終導致設(shè)備機械磨損增加，最終也會造成設(shè)備運行的安全隱患。將變頻技術(shù)引入到皮帶設(shè)備中，不但能夠取代液力耦合設(shè)備實現(xiàn)皮帶設(shè)備的軟啟動，而且使得皮帶設(shè)備在運行和啟動、停止過程中更加穩(wěn)定，并且使得皮帶設(shè)備的能源利用率大大提高。
2.3變頻技術(shù)在通風設(shè)備中的應用
在煤礦企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)的機電工程中，通風設(shè)備由于其自身的作用在煤礦企業(yè)的所有機電設(shè)備中占據(jù)了非常重要的位置。為了保證生產(chǎn)現(xiàn)場的空氣流通，需要通風設(shè)備一致工作。但是隨著開采深度的增加，對于風壓的要求也越來越高，通風設(shè)備的功率也會隨之增加。這種情況下，要求通風設(shè)備應該具有隨著開采深度的變化而不斷的變化。并且通風設(shè)備在啟動的時候，需要較大的啟動電流。而是用變頻技術(shù)之后可以對通風設(shè)備轉(zhuǎn)動速度進行有效的控制，從而極大的減少能源的消耗，并增加通風設(shè)備的使用壽命。
3結(jié)語
礦山按產(chǎn)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(diào)速器在金屬礦山中的應用的現(xiàn)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(chǎn)設(shè)備基本相同，地下礦山除需要考慮設(shè)備的防爆問題外，大部分生產(chǎn)設(shè)備也與金屬礦大同小異。露天采礦和地下采礦所用的生產(chǎn)設(shè)備有很大不同。
露天礦山是以大型設(shè)備為主要特點，要求優(yōu)良的電氣傳動系統(tǒng)，以保證這些大型設(shè)備的高效率運行。露天礦山的這些大型設(shè)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?shù)V、巖石的大型汽車等。它們都要求電氣傳動系統(tǒng)具有良好的調(diào)速性能，目前這些大型設(shè)備大多采用直流調(diào)速傳動系統(tǒng)。
地下礦山的生產(chǎn)較露天礦山復雜。由于井下生產(chǎn)的空間窄小，使生產(chǎn)設(shè)備環(huán)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(chǎn)設(shè)備的體積受限，這些設(shè)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(shè)備是地下礦山的要害部門，也是耗電大戶，因此，這些設(shè)備的安全運行和節(jié)能就顯得至關(guān)重要。
根據(jù)我們多年來從事礦山電氣傳動的經(jīng)驗及在礦山進行變頻調(diào)速的應用實踐，我認為，在礦山應用變頻調(diào)速技術(shù)對于提高礦山生產(chǎn)設(shè)備的效率，節(jié)約電能都是至關(guān)重要的。但遺憾的是在礦山應用變頻調(diào)速技術(shù)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(guān)，也與不能正確了解礦山設(shè)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(guān)系。
本文主要介紹目前礦山應用變頻器的狀況，礦山設(shè)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(shè)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(yè)，經(jīng)常出現(xiàn)過大的沖擊載荷，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，電鏟對電氣傳動系統(tǒng)就有較高的要求:要求電氣傳動系統(tǒng)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(diào)速性能，能四象限運行，能快速地進行加、減速和反轉(zhuǎn)，動態(tài)響應速度快;要求系統(tǒng)制動性能好，并能回收能量;要求系統(tǒng)運行可靠，維修方便等。由于電鏟對電氣傳動系統(tǒng)的這些特殊要求，所以，我國電鏟目前應用的電氣傳動系統(tǒng)主要還是直流傳動系統(tǒng)。例如:WK-4M、WK10、WD-1200和195-B等型號的電鏟都是采用直流發(fā)電機-直流電動機系統(tǒng)(簡稱機組系統(tǒng));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(tǒng)(簡稱晶閘管直流系統(tǒng))。雖然后者比前者技術(shù)先進，效率也有所提高，但這兩種系統(tǒng)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(tǒng)(簡稱交流變頻調(diào)速系統(tǒng))，這是全交流化的電鏟電氣傳動系統(tǒng)。例如:385-B、295-BⅡ、290-BⅢ型電鏟就是全交流化電鏟，變頻調(diào)速由德國SIEMENS公司開發(fā)、提供的電壓型變頻器。現(xiàn)以395-B電鏟為例作一簡要說明:高壓交流電由電纜經(jīng)集電環(huán)引入電鏟，由1600kVA主變壓器將6kV變?yōu)?75V，由1950A的整流器將交流變?yōu)橹绷鳎?jīng)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(lián)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(zhuǎn)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(gòu)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(gòu)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(diào)速電鏟和前兩種直流調(diào)速電鏟相比，具有節(jié)約電能、調(diào)速性能好、可靠性高、維護量小、生產(chǎn)效率高、功率因數(shù)高(0.95以上)等優(yōu)點，是公認的電鏟電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)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(shè)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(tài)，要求鉆機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)能根據(jù)巖層的性質(zhì)進行無級調(diào)速。鉆機的提升/行走機構(gòu)也需要無級調(diào)速。目前，牙輪鉆機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)和提升/行走機構(gòu)一般都是直流電動機傳動。主要有三種調(diào)速裝置:(1)采用晶閘管直流調(diào)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(diào)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(fā)電機組調(diào)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(diào)速技術(shù)不僅是為了節(jié)能，更重要的是為了提高鉆機的生產(chǎn)效率，降低維修工作量。回轉(zhuǎn)機構(gòu)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(jīng)常損壞，維修工作量大，影響牙輪鉆機的正常作業(yè)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(diào)速裝置代替直流調(diào)速裝置，就成為人們公認的牙輪鉆機電氣傳動的發(fā)展方向。在牙輪鉆機上應用變頻調(diào)速技術(shù)的難點在于:鉆機的轉(zhuǎn)機構(gòu)等對調(diào)速裝的性能要求高，因為由于巖層地質(zhì)條件的不同，鉆機在鉆進工作時有可能被卡鉆，使回轉(zhuǎn)機構(gòu)堵轉(zhuǎn)，這就要求調(diào)速裝置的機械特性曲線具有挖土機特性，并具有立即反轉(zhuǎn)和立即重新起動、鉆進功能;牙輪鉆機振動大，對調(diào)速設(shè)備的防振要求高。變頻調(diào)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(diào)速還在開發(fā)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(shè)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(shè)備。這是因為電氣傳動比機械傳動有更多的優(yōu)點。如調(diào)速性能好，響應速度快，調(diào)速平滑無沖擊;可實現(xiàn)恒功率調(diào)節(jié)，能充分利用柴油發(fā)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(fā)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(tǒng)主要有柴油發(fā)動機帶動的直流發(fā)電機-直流電動機系統(tǒng)和柴油發(fā)動機帶動的交流發(fā)電機-交流電動機系統(tǒng)，它通過控制發(fā)電機的勵磁來控制電動機的轉(zhuǎn)速。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，人們也在探討將變頻調(diào)速技術(shù)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(shè)備的電動輪汽車，人們會繼續(xù)努力，研究將變頻調(diào)速技術(shù)應用于電動輪汽車，以進一步改善其調(diào)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(diào)速技術(shù)在礦井提升機中的應用
礦井提升機是地下礦山運輸?shù)闹饕O(shè)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(shè)備等運輸環(huán)節(jié)。礦井提升設(shè)備按井筒傾角可分為豎井提升設(shè)備和斜井提升設(shè)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(shè)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(chǎn)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(tǒng)性能的優(yōu)劣，可靠性的高低，都直接關(guān)系到礦山生產(chǎn)的效率和礦山生產(chǎn)的正常進行。對礦井提升機電氣傳動系統(tǒng)的要求是:有良好的調(diào)速性能，調(diào)速精度高，四象限運行，能快速進行正、反轉(zhuǎn)運行，動態(tài)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(tǒng)主要有:對于大型礦井提升機，主要采用直流傳動系統(tǒng)，有采用直流電動機-直流發(fā)電機系統(tǒng)和晶閘管變流器-直流電動機系統(tǒng);這兩種系統(tǒng)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(tǒng)，如采用交流繞線式電動機，使用電機轉(zhuǎn)子切換電阻調(diào)速，這種電氣傳動系統(tǒng)雖然設(shè)備簡單，但它是有級調(diào)速，調(diào)速性能差，效率低，大量的電能消耗在電動機轉(zhuǎn)子電阻上，而且可靠性也差。
將變頻調(diào)速技術(shù)應用于礦井提升機是礦井提升機電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展方向。我國已有幾臺大型礦井提升機采用交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)，取得了很好的效果，但其缺點是功率因數(shù)不高，諧波大，需加諧波和功率因數(shù)補償裝置。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，交-直-交電壓型變頻調(diào)速技術(shù)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(jù)介紹，采用這種變頻調(diào)速的交流提升機可以克服直流調(diào)速系統(tǒng)和交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)的缺點，是提升機電氣傳動的發(fā)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(fā)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(diào)速技術(shù)在空壓機中的應用
空氣壓縮機是地下礦山生產(chǎn)的重要設(shè)備之一，它生產(chǎn)壓縮空氣，用以帶動風動鑿巖機、風動裝巖機等設(shè)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(jié)能潛力，實現(xiàn)空氣壓縮機的節(jié)能運行，將會降低礦山生產(chǎn)成本，提高其經(jīng)濟效益。現(xiàn)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(chǎn)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(lián)運行方式。一般情況下，只運行2～3臺(其中一臺國產(chǎn)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(shè)備的耗氣量是經(jīng)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(tǒng)的壓力會升至不能允許的數(shù)值，使空氣壓縮機和用氣設(shè)備的零部件負載過大，并有發(fā)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(jié)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(tài)運行;當壓力達到6.2~6.5Mpa時關(guān)閉隙閥，壓縮機組以75%負荷率運行;當壓力達到6.8~7Mpa時,關(guān)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(guān)閉所有進氣閥,壓縮機組進入空載運行狀態(tài).由于活塞式空氣壓縮機的起、停有著嚴格而復雜的規(guī)程，不允許頻繁起停。為了滿足井下用氣量的變化，一般由調(diào)度人員根據(jù)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(shù)由該時段內(nèi)最大用氣量決定。在該時段內(nèi)，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(jù)統(tǒng)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(zhuǎn)狀態(tài)，管網(wǎng)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(chǎn)壓縮空氣，帶來了不必要的電能浪費。
(2)節(jié)精度低，在某一進風量工作狀態(tài)下壓力波動大，特別在生產(chǎn)用風量變化頻繁時期內(nèi)(用風量大且變化頻繁)，不能穩(wěn)定風壓;
(3)閥門動作值在一次整定后經(jīng)常會變，有時會使整個壓風系統(tǒng)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(tài)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(xiàn)有的調(diào)節(jié)方式進行改進，以節(jié)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(diào)速對其空壓機站進行技術(shù)改造。
空壓機恒壓自動控制變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示:
空壓機恒壓自動控制變頻調(diào)速系統(tǒng)可實現(xiàn)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(tǒng)拖動，這樣做有兩個目的:伒5#空壓機出現(xiàn)故障需要檢修時，新系統(tǒng)可迅速切換到6#機，以提高恒壓控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的利用率;當新系統(tǒng)出現(xiàn)故障需要停車檢修時，能夠很快地投入老系統(tǒng)運行，不致于影響正常生產(chǎn);當管網(wǎng)壓力超出恒壓調(diào)節(jié)范圍時，系統(tǒng)發(fā)出增開或者減開一臺空壓機。
系統(tǒng)于1999年4月2日在凡口鉛鋅礦通過了驗收，正式移交生產(chǎn)使用，系統(tǒng)運行十分正常，滿足了生產(chǎn)的需要，達到了預期的目的。本系統(tǒng)的目的是為了節(jié)能，根據(jù)廣州金粵節(jié)能服務站對本系統(tǒng)做的節(jié)能測試:采用本空氣壓縮機恒壓控制變頻調(diào)速系統(tǒng)平均每天節(jié)電量2226kWh。按照年工作日330天計，則采用恒壓控制變頻調(diào)速系統(tǒng)每年可節(jié)電734629kWh，按照凡口鉛鋅礦現(xiàn)行電價0.7元/kWh計，每年可節(jié)約電費51.42萬元。本系統(tǒng)總共投資98萬元，兩年內(nèi)即可收回全部投資。本系統(tǒng)應用的成功為活塞式空氣壓縮機的節(jié)能運行提供了重要的新手段，對于企業(yè)節(jié)能降耗，提高企業(yè)經(jīng)濟效益有重要意義，有廣闊的推廣應用前景。
3.3變頻調(diào)速技術(shù)在礦井通風機中的應用
礦井通風機是地下礦山生產(chǎn)的主要用電設(shè)備之一，其節(jié)能運行在礦山節(jié)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(zhuǎn)，一般容量大，電機供電電壓高(6kV或10kV)。
礦山建設(shè)的特點是:巷道逐年加深，產(chǎn)量逐年增加，所需的通風量逐年上升。但礦井通風機在設(shè)計選型時，往往是按最大開采量時所需的風量為依據(jù)的，一般都留有余量，因此礦井在投產(chǎn)后幾年甚至十幾年內(nèi)，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(yè)不均衡，一般夜班工作人員少，所需風量也小，在節(jié)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(diào)節(jié)風量，若要調(diào)節(jié)風量時，傳統(tǒng)的方法是調(diào)節(jié)檔板。這種辦法雖然簡單，但從節(jié)能的觀點看，是很不經(jīng)濟的。圖2所示為幾種調(diào)節(jié)風量的方法節(jié)電比較。
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(zhuǎn)子電阻調(diào)速法;5—變頻調(diào)速法。
由圖2可見，變頻調(diào)速法在各種風量調(diào)節(jié)方法中是最理想、最有效、最節(jié)能的調(diào)節(jié)方法。有關(guān)變頻調(diào)速技術(shù)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(jié)電潛力很大，但它又是高壓電機傳動，實現(xiàn)變頻調(diào)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(fā)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(yè)總公司的技術(shù)鑒定，獲得了部級科技進步二等獎。這是國內(nèi)第一臺同步電機直接高壓變頻器，節(jié)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(jié)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(diào)速系統(tǒng)和自控式變頻調(diào)速系統(tǒng)。他控式變頻調(diào)速系統(tǒng)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(huán)控制。自控式變頻調(diào)速系統(tǒng)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(guān)單位合作研制開發(fā)的這種同步電機直接高壓變頻調(diào)速裝置是采用交-直-交電流型變頻調(diào)速系統(tǒng)，屬自控式變頻調(diào)速系統(tǒng)，它由變頻器、同步電機、轉(zhuǎn)子位置檢測器以及控制系統(tǒng)組成。變頻器主電路采用晶閘管串聯(lián)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(guān)斷逆變器的晶閘管，它沒有強迫換流電路，因而主電路結(jié)構(gòu)簡單。變頻器的框圖如圖3所示。
圖3中，硬件全套設(shè)備由高壓開關(guān)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(zhuǎn)子位置檢測器、光電編碼器等到部分組成。
根據(jù)凡口礦生產(chǎn)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(yè)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(jīng)廣州金粵節(jié)能服務站的節(jié)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(chǎn)期間，節(jié)電率達42%;節(jié)假日時變頻器運行于28Hz，節(jié)電率達73%。年節(jié)電為192.3萬kWh，在不到一年的時間內(nèi)，就由節(jié)電費用收回到了高壓變頻器的全部投資，經(jīng)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(fā)了老南風井同步電機直接高壓變頻器的基礎(chǔ)上，根據(jù)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(guān)單位合作，經(jīng)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。
但SIEMENS公司實際提供的這種三電平高壓變頻器的系統(tǒng)如圖5的框圖所示。
由圖5可見，6kV高壓電源經(jīng)三繞組降壓變壓器降壓，2組二次側(cè)繞組(接法、Y)，電壓各為1.2kV，經(jīng)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(jīng)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(jīng)濾波器濾波后，再經(jīng)升壓變壓器升壓至6kV，供給6kV高壓電動機調(diào)速。
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(zhì)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(jīng)我們對其進行了計算機仿真，其結(jié)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(chǎn)中的應用。
根據(jù)凡口礦目前的生產(chǎn)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(yè)人員很少，高壓變頻器則運行于30Hz，在節(jié)假日，則運行于更低的頻率。據(jù)此，計算出節(jié)電效果，年平均節(jié)電為56%，年節(jié)電357.9萬kWh，節(jié)電效果顯著達到了原計劃的節(jié)電目標。
3.4關(guān)于球磨機、井下排水泵等是否可用變頻調(diào)速的問題
球磨機、井下排水泵等設(shè)備容量大，都是礦山的高耗能設(shè)備。對于這些設(shè)備是否可以采用變頻調(diào)速來實現(xiàn)節(jié)能運行呢？我認為，在這些設(shè)備上采用變頻調(diào)速是達不到節(jié)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(diào)速節(jié)能試驗。當變頻器的輸出頻率調(diào)整到48Hz和45Hz時，球磨機的電能消耗雖有所降低，但磨礦質(zhì)量有很大降低，此時球磨機的出礦粒度由原來不調(diào)速時的300目粒度占99%，分別下降到90%和58%。可見這種工藝、設(shè)備條件下，不宜采用變頻調(diào)速節(jié)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(jié)能[3]。我認為，這是不現(xiàn)實的。因為任何礦山為排出井下的涌水，都在井底設(shè)有水倉。值班工人根據(jù)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(diào)節(jié)。所以，它不需要采用變頻器。對于地面生活供水或工業(yè)供水的泵站，由于需要根據(jù)用水量的多少來調(diào)節(jié)供水量，在這種情況下，采用變頻調(diào)速以調(diào)節(jié)流量，可達到節(jié)能的目的。
在礦山中，還有一些小型設(shè)備可以采用變頻調(diào)速節(jié)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(jié)電和提高生產(chǎn)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(jù)工藝要求選擇變頻器
(1)電機調(diào)速雖是風機、水泵節(jié)能的有效途徑，但并非凡是風機、水泵都能采用調(diào)速節(jié)電。對于工藝參數(shù)基本穩(wěn)定，不需要調(diào)速的風機、水泵可以采用高效節(jié)能電機和高效節(jié)能風機，以提高系統(tǒng)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(diào)節(jié)葉片角度等方法達到節(jié)電的目的。選擇調(diào)速節(jié)能時應注意:風機、水泵的轉(zhuǎn)速變化范圍不宜太大，通常最低轉(zhuǎn)速不少于額定轉(zhuǎn)速的50%，一般調(diào)速范圍在100%~70%之間為宜，因為當轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速的40%~50%時，風機、水泵本身的效率明顯下降，是不經(jīng)濟的;調(diào)速范圍確定時，應注意避開機組的機械臨界共振轉(zhuǎn)速，否則調(diào)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(diào)速的設(shè)備對象以后，應從提高效率或提高產(chǎn)品質(zhì)量的需要情況，從節(jié)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(jié)約的電費或從提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高效率等方面所得的收益中，在兩年內(nèi)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(chǎn)。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(shù)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(xù)推廣應用帶來負面影響。
(4)根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)規(guī)格和技術(shù)參數(shù)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(jù)廠家提供的產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料及報價表來選擇。
變頻器的制造廠家和經(jīng)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(chǎn)品種類、特性、技術(shù)指標和特點，用戶在訂貨前通過對產(chǎn)品樣本資料可以對其產(chǎn)品有大概了解。因此對產(chǎn)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(jù)。
4.2主要應考慮的技術(shù)規(guī)格和技術(shù)參數(shù)
(1)型號
各廠家生產(chǎn)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(guī)格得了解，
可以確認該廠家生產(chǎn)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(guī)格、所采用的功率元件、控制技術(shù)等方面判斷廠家的實力和生產(chǎn)態(tài)勢，甚至可以從一個方面判斷其產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品品種齊全，容量覆蓋范圍大，功率元件及控制技術(shù)先進的廠家，一般來說其實力強，生產(chǎn)態(tài)勢好，產(chǎn)品質(zhì)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(guān)系到變頻器調(diào)速節(jié)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(tǒng)效率有所降低。
(3)功率因數(shù)
在整個調(diào)速范圍內(nèi)，功率因數(shù)的變化是一項重要指標。最好是在整個調(diào)速范圍內(nèi)功率因數(shù)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(lián)的高壓變頻器能夠滿足此項規(guī)定。而電流型變頻器較難滿足這項要求。
(4)諧波
國家對電網(wǎng)諧波有嚴格要求。限制用戶非線性諧波設(shè)備注入電網(wǎng)的諧波電流，是限制電網(wǎng)電壓正弦波畸變的關(guān)鍵。所用的高壓變頻器的諧波(即裝置對電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波)必須符合國標GB/T14549-93“電能質(zhì)量、公用電網(wǎng)諧波”的規(guī)定，在國際上要符合IEEE-519標準的規(guī)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(chǔ)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(xù)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(diào)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(shè)定，對風機、水泵的最高頻率應設(shè)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(jù)自己電網(wǎng)容量及電網(wǎng)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(nèi)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(zhì)量和運行的安全可靠性。
(9)價格
變頻器價格是用戶最關(guān)心的問題之一，用戶應了解廠家或經(jīng)銷商所報出的價格的具體含義和具體內(nèi)容，及服務內(nèi)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(jié)束語
《中華人民共和國節(jié)約能源法》第39條，已將變頻調(diào)速技術(shù)列為通用節(jié)能技術(shù)加以推廣。在礦山推廣應用變頻器節(jié)能是重要目的之一，如風機、水泵;同時也有提高生產(chǎn)效率、降低維修工作量、提高產(chǎn)品質(zhì)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(yè)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(shè)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(shù)開發(fā)工作要做。建議有關(guān)科研院所、變頻器生產(chǎn)廠家和礦山用戶共同合作，開發(fā)我國礦山設(shè)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(jīng)驗不足，所述內(nèi)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(yè)出版社,1991,(6).
關(guān)鍵詞： RS485；PLC；變頻器；串行通信；計算機論文
中圖分類號： TN773 文獻標識碼：A
1 PowerFlex 400P變頻器中Modbus的應用
1.1通信設(shè)置
硬件連接好后，要激活變頻器與外部設(shè)備之間的Modbus通信，需要設(shè)置如下參數(shù)（見表1）。
1.2 技術(shù)參數(shù)
2 S7-300 PLC中Modbus的應用
S7-300PLC本身不支持RS485通信，需要通過串行通訊模板CP341來實現(xiàn)。
2.1 Step7組態(tài)設(shè)置
進入硬件配置畫面，雙擊CP341模板，點擊Parameter…配置參數(shù)，在Protocol選型中選擇MODBUS Master，參照變頻器設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗等內(nèi)容，設(shè)置好后需要通過Load Drivers裝載到PLC中。
2.2 程序設(shè)計
本文主要采用Modbus主站輪詢方式通過FB7/FB8功能塊進行讀取/發(fā)送數(shù)據(jù)。其中輪詢方式采用如圖3所示。在系統(tǒng)初始化完成后，手動啟動第一次輪詢作業(yè)，先輪詢1#從站。給1#從站發(fā)送查詢請求后，等待1#從站的響應，如果在指定的延時時間內(nèi)接收到1#從站返回的數(shù)據(jù)，則執(zhí)行2#從站。如果在指定時間內(nèi)不能接收到從站的返回數(shù)據(jù)或接收錯誤，則跳過本站，執(zhí)行下一個從站。
關(guān)鍵詞：鏈條鍋爐，控制系統(tǒng)，鍋爐控制技術(shù)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析
0.引言
鏈條爐的爐膛是使燃料充分燃燒并放出熱能的設(shè)備。燃料(煤)由煤斗落在轉(zhuǎn)動的鏈條爐爐排上，進入爐內(nèi)燃燒。所需的空氣由爐膛下面的風箱送入，燃盡的灰渣被爐排帶到除灰口。落入灰斗中，得到的高溫煙氣依次經(jīng)過各個受熱面，將熱量傳遞給水以后，由煙囪排到大氣中。以變頻調(diào)速裝置對鏈條爐進行合理的設(shè)計控制方案，對舊有鏈條爐的改造還是新爐的制造都具有很大的現(xiàn)實意義[1-2]。
1.鏈條爐爐排問題分析
為了實現(xiàn)加煤和除灰的機械化，鏈條爐排結(jié)構(gòu)作為燃煤工業(yè)鍋爐的一種燃燒方式，已應用相當廣泛。鍋爐中采用的鏈條爐排型式有鏈帶式，橫梁式和鱗片式三種。免費論文參考網(wǎng)。
（1）帶式爐排，它們的爐排片的形狀好象鏈節(jié)，用圓鋼串連成一個寬闊的鏈帶。爐排的傳動有變速箱傳動、間歇液壓傳動和晶閘管無級調(diào)速傳動等。間歇液壓傳動機構(gòu)簡單，但間歇運動對燃料穩(wěn)定燃燒不利，且液壓設(shè)備容易漏油，現(xiàn)在已很少采用。
（2）橫梁式爐排，橫梁式爐排的爐排片是安裝在橫梁上，爐排片不受力。橫梁固定在兩根或三根的鏈條上，鏈條的傳動，一般用前軸做主動軸，與電動機變速機械相連，前后軸上鏈輪嚙合，完成爐排的運行。免費論文參考網(wǎng)。鏈條上固定的許多橫梁，橫梁槽內(nèi)裝有幾種型號的爐排片，有普通的爐排片，調(diào)整爐排片以及封閉爐排片等。
（3）鱗片式爐排，鱗片式爐排整個爐排根據(jù)寬度不同有4到12根互相平行的鏈條，拉桿穿過節(jié)距套管，把平行工作的爐鏈串連起來，組成鏈狀的軟性結(jié)構(gòu)。免費論文參考網(wǎng)。爐鏈通過鑄鐵滾筒支承在爐排架上，沿支架支承面移動。鏈片上用銷釘固定爐排夾，爐排片就嵌插在爐排夾板上。當爐排轉(zhuǎn)到下部空行程時，爐排片可以翻開，清除粘在上面的灰渣，同時充分進行冷卻。這種爐排對鏈輪的制造和安裝要求較低，因為鏈條之間沒有鋼性連接、所以主動軸上幾個鏈輪的齒形參差不齊時也可以稍作自動調(diào)整，也正因為如此，在爐排較寬時，可能發(fā)生排片成組脫落或卡住現(xiàn)象。鱗片式爐排結(jié)構(gòu)的鏈條具有一定的自調(diào)能力。由于鱗片式爐排是采用小直徑拉桿將平行工作的鏈條串聯(lián)而成鏈狀軟性結(jié)構(gòu)，即使軸上幾個鏈輪之間齒形略有不齊時，鏈條能夠自動調(diào)整，使鏈輪與鏈條能正常嚙合。
2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2.1 給煤控制系統(tǒng)給煤控制系統(tǒng)為一臺爐排電動機，系統(tǒng)采用一臺變頻器拖動一臺爐排電機。給煤控制變頻控制柜由PI調(diào)節(jié)器，小型可編程控制器FAB，變頻器，溫度傳感器等一起構(gòu)成單閉環(huán)控制系統(tǒng)。在運行過程中，出水溫度產(chǎn)生變化，溫度傳感器將信號反饋給PI調(diào)節(jié)器，PI調(diào)節(jié)器根據(jù)溫度設(shè)定值同溫度傳感器反饋回來的實際值進行比較，其偏差經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器處理后給變頻器一個標準輸出(4～20mA或0～5V)，變頻器在通過輸出不同的電壓及頻率控制交流電機的轉(zhuǎn)速，從而改變爐排的運行速度，使偏差減小，達到控制出水溫度的目的。
2.2 送風控制系統(tǒng)送風控制系統(tǒng)共有一臺鼓風機，系統(tǒng)采用一臺變頻器拖動一臺鼓風機。系統(tǒng)的主回路電路圖與爐排電機相似。送風控制變頻控制柜由PI調(diào)節(jié)器，小型可編程控制器FAB，變頻器，傳感器等一起構(gòu)成單閉環(huán)控制系統(tǒng)。啟動時，鼓風機按照上次停機時的頻率啟動；在運行過程中，煙氣含氧量產(chǎn)生變化，傳感器將信號反饋給PI調(diào)節(jié)器，PI調(diào)節(jié)器根據(jù)煙氣含氧量設(shè)定值同傳感器反饋回來的實際值進行比較，其偏差經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器處理后給變頻器一個標準輸出，變頻器在通過輸出不同的電壓及頻率控制鍋爐鼓風機的運行速度，使偏差減小，達到控制煙氣含氧量的目的。
2.3 引風控制系統(tǒng)引風控制系統(tǒng)共有一臺引風機，系統(tǒng)采用一臺變頻器拖動一臺引風機。系統(tǒng)的主回路電路圖與爐排電機相似。引風控制變頻控制柜由PI調(diào)節(jié)器，小型可編程控制器FAB，變頻器，傳感器等一起構(gòu)成單閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于鍋爐運行的時候需要保證爐膛負壓，所以在啟動時，引風機先運行，在爐膛負壓達到要求時才能啟動鼓風機，然后由遠傳壓力表檢測爐膛負壓變化并將信號反饋給PI調(diào)節(jié)器，PI調(diào)節(jié)器根據(jù)爐膛負壓設(shè)定值同傳感器反饋回來的實際值進行比較，其偏差經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器處理后給變頻器一個標準輸出，變頻器在通過輸出不同的電壓及頻率控制鍋爐引風機的運行速度，使偏差減小，達到控制爐膛負壓穩(wěn)定的目的。
2.4 補水泵控制系統(tǒng)補水泵系統(tǒng)共有二臺補水泵電動機，系統(tǒng)采用一臺變頻器拖動兩臺補水泵，即“一拖二”模式。補水泵變頻控制柜由PI調(diào)節(jié)器，小型可編程控制器FAB，變頻器，傳感器等一起構(gòu)成單閉環(huán)控制補水系統(tǒng)。在補水工程中，管網(wǎng)壓力產(chǎn)生變化，遠傳壓力表將信號反饋給Pl調(diào)節(jié)器，PI調(diào)節(jié)器根據(jù)壓力設(shè)定值同遠傳壓力表反饋回來的實際值進行比較，其偏差經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器處理后給變頻器一個標準輸出，變頻器在通過輸出不同的電壓及頻率控制交流電機的轉(zhuǎn)速，從而改變水泵的輸出量，使偏差減小，達到恒壓補水的目的。
2.5 循環(huán)泵控制系統(tǒng)循環(huán)泵系統(tǒng)有4臺循環(huán)泵，系統(tǒng)采用兩組一臺變頻器拖動兩臺循環(huán)泵，即“一拖二”模式。系統(tǒng)的電路圖與補水泵相同。雖然變頻器的保護功能很多，但這些保護功能都是針對電機進行的保護，而在變頻器的輸入端如果缺相還繼續(xù)運行的話，就會損傷到變頻器。為此在以上變頻器的輸入端利用繼電器和接觸器對變頻器進行了缺相保護。
3.結(jié)語
蒸汽鍋爐燃燒系統(tǒng)作為多輸入、出的具備復雜特征的耦合系統(tǒng)，其模型已在國內(nèi)比較成熟。本文以某地鍋爐房變頻改造工程為例，設(shè)計出常壓蒸汽鍋爐的一套鍋爐變頻控制系統(tǒng)，其優(yōu)點在于使用安全系數(shù)高，原材料需求低，無需控制蒸汽壓力與低控制精度。
【參考文獻】
[1]李霞，孫麗 鍋爐智能控制系統(tǒng)及抗干擾措施[J]. 自動化儀表, 2003,06.
[2]魏毅立，吳振奎，李華德，等. 采暖鍋爐智能控制[J]. 工業(yè)鍋爐,2003,04.
關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速技術(shù)；提升機；礦山運輸；應用研究
中圖分類號：TP872 文獻標識碼：A
能源是社會發(fā)展的基石，隨著不可再生能源的枯竭，節(jié)能降耗已成為企業(yè)最重要的任務。當前變頻調(diào)速技術(shù)可以起到工業(yè)生產(chǎn)當中的節(jié)能作業(yè)，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，已在各專業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應用。在礦山企業(yè)的運輸系統(tǒng)當中，變頻調(diào)速技術(shù)更是起到了關(guān)鍵作用。論文就變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)勢做了詳細地闡述，對變頻調(diào)速技術(shù)在礦山運輸提升機系統(tǒng)中的應用做了詳細地研究。
1.變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理分析
當前我國礦山行業(yè)中基本上采用的交流電牽引采集技術(shù)，其中變頻調(diào)速設(shè)備當中都為異步電機理論原理，其轉(zhuǎn)速的計算公式為，n=60f（1-S）/P。公式當中的n是電機的標準轉(zhuǎn)速，單位為r/min；f是機電的定子頻率，單位為Hz；P表示電機定子的繞組極對數(shù)。由公式可以看出，只有當電機轉(zhuǎn)速同工作電源輸入頻率者有正線性關(guān)系時，就是變頻調(diào)速技術(shù)所期盼的方向，這時能認定對交流電機的要求就趨向于連續(xù)平滑大范圍調(diào)速性能，通過持續(xù)平滑調(diào)速來改善電源頻率，這樣就可以實現(xiàn)其變頻調(diào)速的性能，以上就是當前我國變頻調(diào)速技術(shù)應用的基本原理。
2.變頻調(diào)速技術(shù)在運輸提升機中的優(yōu)勢分析
變頻調(diào)速設(shè)備在當前應用比較廣泛，其主要在于它的使用存在著很多的優(yōu)點。具體在以下幾點：
（1）變頻調(diào)速技術(shù)可以調(diào)整電機的加減速時間，優(yōu)化系統(tǒng)的啟動與停止，確保速度變化與運行的穩(wěn)定性，從整體上來看就是提高了提升機系統(tǒng)運行效率。
（2）變頻調(diào)速技術(shù)在裝備的過程當中容易調(diào)試，后期的維修過程也非常簡單。礦山運輸當中，不同的階段和地點提升機的工作狀態(tài)不同。在安裝變頻調(diào)速裝置時，我們只需要根據(jù)現(xiàn)場工況來接線就可以，然后再設(shè)定相關(guān)的參數(shù)。
（3）變頻調(diào)速技術(shù)實行矢量控制的閉環(huán)方式，以額定轉(zhuǎn)矩輸出提升機的運行，來實現(xiàn)零速抱閘運行。可以輕松地實現(xiàn)全速控制，避免抱閘閉合帶來的不利影響，從而影響設(shè)備的使用。
3.變頻調(diào)速技術(shù)在礦山提升機的應用
3.1 礦山提升機的控制系統(tǒng)
礦山提升機運輸系統(tǒng)包括傳動系統(tǒng)、附屬系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)四大部分，具體情況如下所述。
（1）PLC系統(tǒng)。提升機系統(tǒng)當中有區(qū)別于其他的系統(tǒng)，當前采用雙PLC工作模式，主機一臺用于正常的工作，副機用于備用。假定工作PLC系統(tǒng)出現(xiàn)故障無法正常工作時，系統(tǒng)將會自動實行切換到備用PLC，保障整個系統(tǒng)的正常工作。應用PLC系統(tǒng)自身的高度集成，就能夠整合主滾筒軸、電動機軸、軸編碼器、天輪等參數(shù)，同時對提升器的運行速度、運行位置等進行監(jiān)視，保障運行。
（2）信號控制。在礦山運輸現(xiàn)場，可以將提升系統(tǒng)中的狀態(tài)運行參數(shù)、故障保護信號、指示操作信號等，引入主控單元中，將數(shù)據(jù)參數(shù)、信號等與操作系統(tǒng)內(nèi)容進行閉鎖或邏輯運算，最終輸出相應的控制指令。當系統(tǒng)l現(xiàn)異常信號時，就會根據(jù)相應的邏輯運算來進行分析，看是否發(fā)生了故障，系統(tǒng)能夠接收到的相應信號得到相應的結(jié)論，然后就會按程度進行相應的處置措施，發(fā)生故障就會在機位中顯示不同的故障類型，還可以發(fā)生相應的聲控報警。另外還有著監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)能查看相應的信號，正常運行時相應的信號可以看到，也可以顯示出現(xiàn)故障時運行的各項參數(shù)。這樣就大大方便了相關(guān)維修技術(shù)人員根據(jù)數(shù)據(jù)進行故障的判定，可以及時的進行維修，保障系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)。
3.2 運輸系統(tǒng)中提升機變頻調(diào)速技術(shù)的具體方案
（1）轉(zhuǎn)子回路調(diào)速系統(tǒng)。在系統(tǒng)加速過程中，每個交流接觸器實現(xiàn)吸合作用，轉(zhuǎn)子的網(wǎng)路電阻有所降低，以此保持加速力的平均值穩(wěn)定性。若要實現(xiàn)提升機的低速度運行，需要在轉(zhuǎn)子中串入相應的大電阻。一般可以將低頻電源施加到定子繞組用來改善減速段的負力狀況，這種辦法叫做實行動力制動。當提升機的電動機處于工作時間時，方案會存在以下幾點問題：①觸點控制問題。大容量開關(guān)的應用使得系統(tǒng)維護難度增加了，降低了運行的可靠性；②開關(guān)有級調(diào)速問題，系統(tǒng)的加速度無法精準控制，所以就會導致調(diào)速不準；③運行的工作效率偏低，低速運會導致電阻消耗過高，不利于能量的利用效率；④耗費的功率為輸出功率的1/3，機械特性偏軟。此調(diào)速方案具有投資少，操作比較簡單，容易上手等優(yōu)點，在小的礦山運輸系統(tǒng)中應用較多。
（2）模糊控制系統(tǒng)。控制提升機轉(zhuǎn)速過程中可采取二維輸入變量的方式。通過PLC系統(tǒng)的采樣功能，獲得精確的被控量，接相應程序與之進行定制對比，獲得誤差信號及誤差變化率等參數(shù)。將誤差信號以及誤差變化率的精確量轉(zhuǎn)化為模糊量，再通過模糊推理理論，獲得模糊控制量，實行解模糊處理，最終獲得控制信號，通過信號傳輸進行對象控制。模糊控制系統(tǒng)是屬于非線性控制，它的工作工作范圍和適用范圍都非常大，應用面非常廣，缺點在于應用的處理信息簡單，精度比較小。
結(jié)語
當前我國能源法已將變頻調(diào)速技術(shù)列為節(jié)能技術(shù)加以全面推廣，特別是在礦山等相關(guān)的能源需求大的行業(yè)。在礦山運輸系統(tǒng)當中應用變頻器的設(shè)備不僅僅起到節(jié)約能耗的作用，還可以維護設(shè)備的安全性，具有高度，高質(zhì)量的優(yōu)勢，這對提高企業(yè)的工作效率起到了積極的作用。變頻調(diào)速技術(shù)對推動我國礦山相關(guān)行業(yè)的發(fā)展起到了積極的作用。
參考文獻
[1]劉太廣.淺談變頻調(diào)速技術(shù)在礦山運輸中的應用[J].黑龍江科技信息，2008（30）：3.
[2]胡建成.變頻調(diào)速技術(shù)在礦山運輸中的應用[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2012（13）：88-89.
論文關(guān)鍵詞：凝結(jié)水泵，變頻改造，經(jīng)濟性
0.引言
我國現(xiàn)有各種風機、水泵約五千多萬臺。由于負荷工況變化大，加之我國大馬拉小車的現(xiàn)象比較普遍，這些設(shè)備常常處于低負荷及變負荷運行狀態(tài),運行工況點偏離高效點。采用變頻技術(shù)，會產(chǎn)生十分顯著的節(jié)電效果。根據(jù)2010年4月初中國電力企業(yè)聯(lián)合會的統(tǒng)計，我國的火力發(fā)電廠廠用電率為6.26%，節(jié)約廠用電，是降耗節(jié)能的重要途徑。
2008年, 蒙西發(fā)電廠廠用電率為11.36%。針對蒙西發(fā)電廠廠用電率偏高的情況，蒙西發(fā)電廠將凝結(jié)水泵由調(diào)解閥門開度調(diào)節(jié)流量改為變頻器調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，節(jié)電效果比較明顯。
1.電動機變頻器節(jié)電技術(shù)
1.1 電動機變頻器節(jié)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀
在20世紀20年代，誕生了交流變頻調(diào)速理論。進入90年代，尤其是進入21世紀以后凝結(jié)水泵，變頻器在調(diào)速精度、調(diào)速范圍、驅(qū)動能力、運行效率及使用的可靠性、方便性等方面獲得了突破性的進展，性能超過直流調(diào)速系統(tǒng)。交流電機變頻調(diào)速技術(shù)成為節(jié)能的一種主要手段。
目前，變頻調(diào)速技術(shù)以其顯著的節(jié)電效果、優(yōu)良的調(diào)速性能和廣泛的適用性成為電氣傳動技術(shù)的主流方向。
2.變頻調(diào)速節(jié)電技術(shù)研究
2.1 變頻器的調(diào)速原理
高壓變頻調(diào)速通過改變電動機定子的頻率實現(xiàn)調(diào)速。根據(jù)公式
N=60f1(1-S)/P (1)
公式1中，f 1為電機供電頻率，S =(n1-n)/n1為轉(zhuǎn)差率，P為電機極對數(shù)。當轉(zhuǎn)差率不變時，轉(zhuǎn)速和電源頻率成正比。連續(xù)地改變電源頻率，就可以平滑地調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。
在交流電機調(diào)速系統(tǒng)中，可以改變電機的供電頻率來控制電機轉(zhuǎn)速，但變頻也必須改變電機電壓，即實現(xiàn)同時變壓變頻(VVVF)。否則，電機將出現(xiàn)飽和或欠勵磁，這一般都是對電機不利的。
2.2變壓變頻(VVVF)的控制原理
異步電動機的同步轉(zhuǎn)速是由電源頻率和電機極對數(shù)決定的，改變頻率時，同步轉(zhuǎn)速也改變。當電機在負載條件下運行時，電機轉(zhuǎn)速低于電機的同步轉(zhuǎn)速，滑差的大小與電機的負載有關(guān)。異步電動機的 T 型等效電路見圖1。電機定子每相感應電勢的有效值見公式2。
圖1 異步電動機的 T 型等效電路圖圖2 異步電機的控制特性圖
ES=4.44fSNSkNsΦm (2)
公式 2中,ES為氣隙磁通在定子每相中感應電勢有效值,fS為定子頻率，NS為定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)，KNs為基波繞組系數(shù)，Φm為每極氣隙磁通。異步電動機端電壓與感應電勢的關(guān)系式為：
US=Es+(Rs+jωsLs)Is （3）
在電動機控制過程中，需要考慮額定頻率以下和額定頻率以上兩種情況。
2.2.1額定頻率以上調(diào)速
在額定頻率以上調(diào)速時，頻率可以從 fsn 往上提高，但是端電壓 Us 不能繼續(xù)上升凝結(jié)水泵，只能維持在額定值 Usn，這將迫使磁通與頻率下降，在電機調(diào)速范圍內(nèi)，異步電機的控制特性如圖2 所示。
2.2.2額定頻率以下的調(diào)速
繞組中的感應電勢是難以直接控制的，但當定子頻率fs 較高時，感應電勢的值也較大，因此可以忽略定子阻抗壓降，認為定子相電壓 US ≈ ES，則磁通可以用（4)式表示，并保持其為恒定值。
Φm=KUS/fS=const (4)
而低頻時，US 和 ES 都較小。如果仍然按 V/F比一定來控制，就不能保持電機磁通恒定。電機磁通的減小勢必造成電機電磁轉(zhuǎn)矩的減小。如果對定子電阻壓降進行補償，使 ES /fs ≈常量，這樣電機磁通大體上可以保持恒定，電壓與頻率的關(guān)系和機械特性如圖3和圖4。
圖3端電壓與頻率的關(guān)系圖 4 異步電動機機械特性
2.3變頻器的基本結(jié)構(gòu)
2.3.1變頻器的組成
變頻器由整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器控制電路、保護裝置幾部分組成，見圖5。
圖5 通用變頻器的基本結(jié)構(gòu)圖
⑴ 整流器：整流器的作用是把三相(單相)交流電整流成直流電。整流器有三相全波半控整流、斬控式整流器（PWM整流器）、三相全波橋式二極管整流等類型。
⑵ 逆變器：逆變器是將直流電壓或電流轉(zhuǎn)換成頻率、電壓可變的交流電，器件為全控型工作單元。
⑶ 中間直流環(huán)節(jié)：直流環(huán)節(jié)也稱濾波或儲能環(huán)節(jié)。由電感或電容組成，用于負載與整流器之間的無功功率的緩沖，抑制直流側(cè)電壓或電流的脈動。
⑷ 控制電路：控制電路由檢測電路，運算電路，控制信號的輸出、輸入和驅(qū)動電路組成。
3.蒙西發(fā)電廠凝結(jié)水泵變頻改造
3.1凝結(jié)水泵的節(jié)電技術(shù)分析（以B凝結(jié)水泵為例）
#1機A、B凝結(jié)水泵高壓電機變頻改造前耗電情況見表1。
在2009年度大修中將#1機A、B凝結(jié)水泵由閥門調(diào)節(jié)流量量改為變頻器調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量， #1機A、B凝結(jié)水泵等高壓電機變頻改造后耗電情況見表2
表1蒙西發(fā)電廠#1機高壓負荷廠用電表單（變頻改造前）
序號
負荷
名稱
發(fā)電機出力16萬
發(fā)電機出力25萬
發(fā)電機出力30萬
電流(A)
功率kW
占廠用電百分比（%）
電流(A)
功率kW
占廠用電百分比（%）
電流(A)
功率kW
占廠用電百分比（%）
1
B凝結(jié)泵
25
258
1.42
54
464
2.18
84
關(guān)鍵詞：恒壓控制；PLC；供風系統(tǒng)
中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 (2012) 08-0000-02
隨著自動控制在日常生產(chǎn)生活中的日益普及，PLC控制技術(shù)也就越來越突顯了其重要性和便捷性。PLC變頻恒壓供風系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。采用該系統(tǒng)實現(xiàn)了風機電機無極調(diào)速，依據(jù)在煤礦開采時用風量的變化情況自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用風量發(fā)生變化時保持風壓恒定以滿足用水要求，是先進、合理的節(jié)能型供風系統(tǒng)，同時還可以提高供風系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。所以研究設(shè)計該系統(tǒng)，對煤礦開采的過程中起到的節(jié)能減耗作用是功不可沒的。
一、系統(tǒng)的構(gòu)成及其工作原理
（一）恒壓供風系統(tǒng)的構(gòu)成
本次論文中系統(tǒng)將采用4臺壓風機供風方式，選用專運用于工業(yè)環(huán)境中，特別是針對風機和水泵用的可編程控制器和內(nèi)置PID控制模塊的變頻器作為此次系統(tǒng)的核心元件，還選用壓力傳感器進行壓力比較。系統(tǒng)還設(shè)有選擇開關(guān)K，可選擇系統(tǒng)在自動和手動狀態(tài)下工作。
1.自動控制狀態(tài)
當選用自動控制狀態(tài)下工作的時候，PLC將利用變頻器軟啟動一臺壓風機，系統(tǒng)啟動后，壓力傳感器檢測當前壓力，將當前管網(wǎng)內(nèi)壓力轉(zhuǎn)換成4—20mA電流信號反饋到變頻器中，與預先設(shè)定的壓力進行比對，通過變頻器內(nèi)置的PID控制模塊進行運算，來對變頻器的頻率進行調(diào)節(jié)，使得實際壓力與給定的壓力值相一致。但是如果在用風量較大的情況下，變頻器的頻率接近工頻時，且不能保證管網(wǎng)的實際壓力與給定的壓力值相一致的情況下，PLC將當前工作的變頻風機由變頻切換到工頻的工作狀態(tài)，并關(guān)斷變頻器，再將變頻器切換到另一臺風機上，由變頻器軟啟動該風機。這樣子，變頻器的連續(xù)調(diào)節(jié)和工頻風機的分級調(diào)節(jié)相配合，確保了恒壓供風的實現(xiàn)。
2.手動控制狀態(tài)
當選用手動狀態(tài)下工作的時候，可分別通過按鈕控制4臺風機單獨在工頻下運行與停止，這主要是為了在故障檢修的時候用的，這是為用戶應急設(shè)置的一種工作方式。
（二）恒壓供風系統(tǒng)的工作原理
電機有兩種工作模式，即：在工頻下和變頻下運行。四臺電機，分別為M1，M2，M3，M4，接觸器KM1，KM3，KM5，KM7，分別控制M1，M2，M3，M4工頻運行，接觸器KM2，KM4，KM6，KM8分別控制M1，M2，M3，M4變頻運行；FR1，F(xiàn)R2，F(xiàn)R3，F(xiàn)R4分別為四臺壓風機電機的過載保護用的熱繼電器，利用電流的熱效應原理工作的保護電路，它在電路中用作電動機的過載保護；QS1，QS2，QS3，QS4分別為變頻器和四臺壓風機電機主回路的隔離開關(guān)；熔斷器FU用于短路保護中，是電路中的一種簡單的短路保護裝置，使用中，由于電流超過允許值產(chǎn)生的熱量使串接于主電路中的熔體熔化而切斷電路，防止電氣設(shè)備短路和嚴重過載。
在本次恒壓供風的系統(tǒng)中，首先檢查線路安全，當一切準備好之后，將開關(guān)Q合上，供風系統(tǒng)便開始投入運行。
本系統(tǒng)采用是運行方式是四臺壓風機組循環(huán)變頻。即在運行時，四臺壓風機組中，只有一臺壓風機在變頻運行狀態(tài)下作變頻運行，其余三臺壓風機，都是在工頻的運行狀態(tài)下做恒速運行。
二、系統(tǒng)功能
系統(tǒng)有手動和自動兩種控制方式。
自動方式是正常恒壓供風狀態(tài)下的工作方式，在該方式下，一切管網(wǎng)的不同供風要求都將在系統(tǒng)的有效控制中。該方式的主要功能有：
（一）用戶可根據(jù)工業(yè)環(huán)境的現(xiàn)場實際需要任意設(shè)定管網(wǎng)壓力，系統(tǒng)會自動改變變頻器的頻率，對壓風機的運行個數(shù)進行自動地加減，以便達到維持設(shè)定風壓的恒定的目的。
（二）可以實現(xiàn)壓風機的綜合保護的功能。系統(tǒng)能夠自動檢測系統(tǒng)內(nèi)電機溫度、電流等參數(shù)的變化，并根據(jù)不同情況發(fā)出報警信號和自動停車，實現(xiàn)了設(shè)備的綜合保護功能。
（三）能有效的延長風壓機組的設(shè)備的使用壽命。鑒于風壓機均采用變頻器進行軟啟動和軟停止，消除了啟動時大電流對電網(wǎng)的沖擊 對于幾臺主風壓機的運行遵循先開先停、先停先開工作機會均等原則進行選擇工作， 能有效延長每臺風壓機的使用壽命。
三、結(jié)論
在深入對目前國內(nèi)變頻恒壓供風控制系統(tǒng)的控制方式作了一個細致的比較和分析之后，針對各個控制方式的優(yōu)缺點的比較，確立了本次論文將采用可編程序控制器（PLC）控制方式，即以PLC和通用變頻器為系統(tǒng)核心來實現(xiàn)的變頻恒壓供風，確定了適合目前供風狀況的最佳控制方案。通過了PLC控制變頻器作為系統(tǒng)的核心部分，以閉環(huán)控制方式不斷采集傳感器反饋的管網(wǎng)風壓信號，經(jīng)過PID運算調(diào)節(jié)，不斷與給定值進行比較，控制變頻器輸出頻率變化，實現(xiàn)恒壓供風的目的，這樣還是相對成功的。
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【關(guān)鍵詞】煤礦 礦山機電 變頻節(jié)能
在構(gòu)建“資源節(jié)約型”社會的號召之下，煤礦領(lǐng)域也進行了一系列的改革，有效推動了社會的發(fā)展，其中機電設(shè)備中的變頻節(jié)能技術(shù)較為成功的實踐案例之一。該技術(shù)不僅節(jié)能效果優(yōu)秀，而且機械性好，調(diào)節(jié)平緩而穩(wěn)定。為了推動該技術(shù)的普及，我們首先需要對該技術(shù)有一個基本的了解。
一、變頻節(jié)能技術(shù)簡介
（一）基本原理
交流電動機的轉(zhuǎn)速受兩端電流頻率的影響，而變頻節(jié)能技術(shù)則可以通過對逆變器的調(diào)控，間接調(diào)整這個頻率值，從而調(diào)整交流電動機的輸出速度，這就是其基本原理。從本質(zhì)上講，該技術(shù)之所以能夠調(diào)節(jié)電流頻率，主要是利用了電力半導體器件的不斷投切，其調(diào)節(jié)僅受負載的影響，所以生產(chǎn)效率較高，可以在低負荷工作時將輸出速度有效降低，能夠節(jié)約大量的電能。
（二）發(fā)展
變頻調(diào)速的核心部件為變頻器，由于該技術(shù)理論依據(jù)充分，為了使其更應用于現(xiàn)代應用，科研人員對其進行了深入研究，在各個方面均取得了顯著成果。
首先，控制模式上，已開始逐漸從傳統(tǒng)的頻比控制轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩直接控制、矢量控制等先進模式;其次，新型功率器件，如三相橋式逆變器等得到了廣泛應用，有效提升了工作效率;再次，調(diào)速系統(tǒng)開始廣泛應用單片機、DPS、FPGA等先進數(shù)據(jù)處理部件，實現(xiàn)了高度的集成化;最后，變頻調(diào)速系統(tǒng)愈發(fā)智能化，已能實現(xiàn)網(wǎng)絡化控制、參數(shù)自動識別的操作。
二、變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中的應用
（一）在風機系統(tǒng)中的應用
風機系統(tǒng)對過載能力的要求較低，事實上，為了保證煤礦礦井的工作安全性，在設(shè)計過程中，我們已對風機保留了部分裕量，再加上老實調(diào)速多行截流方式，所以生產(chǎn)效率非常低，不少通風機常年工作效率均不足50%，這無疑會帶來大量的電能浪費。
以某礦井的風機改造為例，在改造前，其風機電動機為高壓繞組式電動機，改造后以鼠籠式電動機進行替換，并用變頻器1控2進行調(diào)速，使得風機最低轉(zhuǎn)速下降了61r/min，實際運行功率降低了超過2/3，且改造后礦井風量更加合適，這不僅更加有效地保障了工作人員的身體健康，同時還為企業(yè)節(jié)省了大量的電費（約每年56萬人民幣）。
以此為基礎(chǔ)，不少電器公司已然推出了更適應與煤礦礦區(qū)工作環(huán)境的變頻調(diào)速風機系統(tǒng)，如ZJT-30變頻調(diào)速系統(tǒng)，在兼具變頻功能的同時，還能夠?qū)崿F(xiàn)瓦斯鎖閉、超溫斷電等高級功能，具備一定的防爆性能。
（二）在水泵系統(tǒng)中的應用
要調(diào)節(jié)煤礦礦井中的水流速度，必須注意對水泵的機械沖擊，而變頻調(diào)速具備極高的平穩(wěn)性，因此非常適宜于水泵的調(diào)速。
已有學者結(jié)合變頻器與PLC元件的優(yōu)勢，設(shè)計出了一套適宜于煤礦礦井的水泵監(jiān)控、調(diào)速系統(tǒng);同時也有已將該技術(shù)應用成功的范例，如某選煤廠在合格介質(zhì)泵上應用此技術(shù)，實現(xiàn)了入料壓力的自動調(diào)節(jié)，使開停車頻率大幅下降，創(chuàng)造了大量的經(jīng)濟效益。
（三）在礦井提升機中的應用
礦井提升機的作用主要是輸送人員、物資及設(shè)備，所以對其的安全性要求較高，需要保證其調(diào)速穩(wěn)定性。常規(guī)的金屬電阻、鼓形控制器等散熱效果不好、電阻損耗大，適應性并不高，容易造成各種安全事故。將變頻節(jié)能技術(shù)應用于礦井提升機中，則能夠很好地解決此類問題。
其安全性主要表現(xiàn)在一下幾方面：第一，故障代碼可以直接顯示于顯示器上，方便了排查與解決;第二，繼電器外部控制線路簡單，且繼電器數(shù)量較少，能有效降低故障發(fā)生的概率;最后，可編程性高，適用于集成化、智能化管理。
目前應用較為廣泛的提升機變頻器，型號為JD-BP32-185P，是數(shù)字化控制變頻器的代表，提供專用控制軟件，且兼容性極高，適用于大部分電機及其控制系統(tǒng)，甚至能實現(xiàn)有效的遠程控制系統(tǒng)。
（四）在其他方面的應用
目前，在采煤機、膠帶輸送機和電鏟中，變頻調(diào)速系統(tǒng)也已有了廣泛的應用，為企業(yè)帶來的良好的經(jīng)濟效益。
三、發(fā)展展望及總結(jié)
隨著科學技術(shù)及經(jīng)濟的不斷發(fā)展，變頻節(jié)能技術(shù)已越來越多地應用于煤礦機電設(shè)備中，但應用面依舊受限，主要局限于流體負荷設(shè)備（如風機、水泵）和提升機、采煤機等機械動力負荷設(shè)備上，在其他重要設(shè)備，如開采鉆機等設(shè)備上的應用還不充分。因此我們還必須對之進行深入的研究，以使其更適應煤礦礦山中各種機電設(shè)備，滿足我國日益增長的礦山機械需求量，并提升其專業(yè)化及智能化程度，使其更好地為煤礦服務。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：西門子；S7-300PLC；提升機；測控系統(tǒng)
中圖分類號：TN77文獻標識碼：A
1引言
提升機在礦井生產(chǎn)中素有咽喉設(shè)備之稱，提升機對于礦井的安全生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用。提升機電力傳動系統(tǒng)復雜，控制系統(tǒng)要實現(xiàn)的控制功能較多，因此對于提升機的控制系統(tǒng)的設(shè)計，需要能夠滿足提升機頻繁制動和不同工作狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換的功能需求。針對提升機如此復雜的控制要求，傳統(tǒng)的電氣控制難以實現(xiàn)，因此，必須借助于PLC自動控制實現(xiàn)。
本論文主要結(jié)合西門子S7-300在副井提升機自動控制系統(tǒng)上的應用，對提升機自動控制系統(tǒng)進行詳細的分析設(shè)計研究，以期從中能夠找到合理可靠的提升機控制系統(tǒng)設(shè)計應用方法，并以此和廣大同行分享。
2礦井提升機控制系統(tǒng)應用現(xiàn)狀分析
(1) 我國提升機控制技術(shù)應用現(xiàn)狀
我國礦井提升機一直承擔著井下與地面之間輸送人員或者貨物的重任，因此一直素有礦井咽喉設(shè)備之稱。我國礦井提升機控制技術(shù)相較于國外處于落后階段，國外已經(jīng)發(fā)展到智能實時監(jiān)控提升機并實現(xiàn)故障智能診斷技術(shù)，而目前我國提升機控制系統(tǒng)的技術(shù)，還普遍停留在原始的電氣控制階段，對于數(shù)字化控制技術(shù)、計算機智能控制技術(shù)目前還處于研究探索階段。縱觀我國的提升機電控系統(tǒng)控制技術(shù)的應用，發(fā)展緩慢，多數(shù)是借鑒或者仿制國外的電控系統(tǒng)，并且電控系統(tǒng)在實際應用中也存在一定的問題。
(2) 我國提升機控制系統(tǒng)應用中存在的問題
① 我國提升機電控系統(tǒng)沒有專業(yè)的生產(chǎn)廠家。這是我國目前提升機控制系統(tǒng)和控制技術(shù)發(fā)展的最大瓶頸。我國的提升機電控系統(tǒng)，要么直接從國外公司進口，這樣成本十分高昂，且后期設(shè)備維護維修十分不便；國內(nèi)現(xiàn)有的提升機電控系統(tǒng)均是高校科研院所自發(fā)研制的電控系統(tǒng)，多數(shù)并不具備通用性。
② 我國提升機電控技術(shù)落后。目前僅僅在一些大型煤礦上的先進提升機才采用了計算機、PLC或者數(shù)字控制技術(shù)，傳統(tǒng)的提升機電控系統(tǒng)都是采用電氣化控制系統(tǒng)，繼電器、接觸器控制廣泛使用，導致能耗過高，控制不可靠，嚴重制約了我國提升機電控系統(tǒng)的發(fā)展應用。
③ 我國提升機控制系統(tǒng)安全性和可靠性較差。目前我國礦井提升機僅僅在上下井口端采用切除電阻的方法實現(xiàn)提升機運行速度的制動，制動能耗過高，造成提升機電控系統(tǒng)負荷太大，由此導致我國提升機控制系統(tǒng)安全性和可靠性較差。對于提升機運行過程中的關(guān)鍵工作參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)及運行參數(shù)根本沒有實現(xiàn)實時監(jiān)控，經(jīng)常發(fā)生過卷或者超速等安全事故。
鑒于以上問題，我國必須要大力發(fā)展提升機在運行過程中的電控系統(tǒng)的自動化、智能化控制，逐步形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的提升機電控系統(tǒng)。
3西門子S7-300在副井提升機上的應用分析
3.1 基于PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計
利用西門子S7-300構(gòu)建提升機電控系統(tǒng)，根據(jù)提升機的工作模塊，將PLC電控以網(wǎng)絡化模式進行布控，分為主控PLC、監(jiān)控PLC和信號PLC三個主從式控制PLC，其具體結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。
如圖1所示，信號PLC作為整個電控系統(tǒng)的信號管理站，負責對提升機工作過程中的狀態(tài)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)及其必要參數(shù)做信號管理，統(tǒng)一發(fā)送至控制主站；監(jiān)控PLC主要對提升機的關(guān)鍵控制參數(shù)，如井深、進口提升速度等指標進行實時監(jiān)控，并受主控PLC統(tǒng)一調(diào)度管理；主控PLC一方面實現(xiàn)對監(jiān)控PLC和信號PLC的控制管理，并對由監(jiān)控PLC和信號PLC發(fā)送過來的數(shù)據(jù)信號進行整合管理，并發(fā)送至上位機進行集中管理、顯示、數(shù)據(jù)存儲等功能，以提高提升機工作過程的管理效率；另一方面主控PLC通過交流變頻調(diào)速裝置實現(xiàn)對同步電機的控制，進而實現(xiàn)提升機速度的電氣化控制，同時將提升機的工作參數(shù)再反饋回信號PLC和監(jiān)控PLC，從而實現(xiàn)了PLC網(wǎng)絡控制系統(tǒng)對提升機的閉環(huán)控制。
3.2 基于PLC實現(xiàn)的提升機速度控制應用
提升機控制系統(tǒng)最為關(guān)鍵、也是最難實現(xiàn)的技術(shù)要點，就是對提升機運行速度的控制。借助于西門子S7-300的PLC，能夠很方便的實現(xiàn)對提升機速度的控制。
基于PLC實現(xiàn)的提升機運行速度的具體控制方案設(shè)計如下：
(1)（1）在井口與井底分別放置接近傳感器，一旦提升機到達接近傳感器，即可認定提升機即將到達井口或者井底，從而進入預定的制動階段。
(2)（2）利用光電傳感器和深度指示器配合使用，實時監(jiān)控提升機當前所處巷道中的位置，并將位置轉(zhuǎn)化為數(shù)字量傳送至監(jiān)控PLC，利用監(jiān)控PLC與主控PLC的通信實現(xiàn)對提升機位置的實時監(jiān)控。
(3)（3）一旦提升機觸發(fā)接近傳感器，由主控PLC發(fā)出調(diào)速指令給交流變頻調(diào)速裝置，由交流變頻調(diào)速裝置實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，進而實現(xiàn)對提升機運行速度的調(diào)節(jié)與控制。
(4)（4）主控PLC利用監(jiān)控PLC監(jiān)測到的提升機當前運行速度與深度指示器的位置信號進行交叉運算，得出調(diào)速幅度，并將調(diào)速幅度指令傳輸給交流變頻調(diào)速裝置，從而實現(xiàn)無極調(diào)速；另一方面，監(jiān)控PLC通過實時監(jiān)測提升機的運行速度并反饋回主控PLC，主控PLC根據(jù)反饋回來的運行速度和程序中的預設(shè)值進行對比，結(jié)合PID調(diào)節(jié)算法實現(xiàn)對提升機運行速度的閉環(huán)調(diào)節(jié)與控制。
結(jié)語
提升機作為礦井安全生產(chǎn)的樞紐設(shè)備，其安全性對于整個礦山生產(chǎn)的安全起著舉足輕重的作用。我國目前提升機電控系統(tǒng)理論研究較為深入，但是實際技術(shù)應用還有待進一步提高和挖掘。本論文結(jié)合西門子PLC對提升機控制系統(tǒng)進行了設(shè)計分析，對于提升機電控系統(tǒng)及其控制技術(shù)的應用研究，不論是在理論研究方面，還是在實際技術(shù)應用方面，都具有一定的指導意義。當然，關(guān)于提升機電控系統(tǒng)方面的更多技術(shù)，還有賴于廣大礦井科技工作人員的共同努力，才能夠最終實現(xiàn)我國提升機電控系統(tǒng)及其控制技術(shù)的提高應用。
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論文關(guān)鍵詞：給水方式；變頻供水；供水方案
0前言
基于計算機技術(shù)、變頻技術(shù)與水泵機組組合的新型機電一體化變頻供水方式，通過變頻器對水泵電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，使管網(wǎng)保持了穩(wěn)定的供水能力滿足了人們對供水的不斷需求，近年來，已被城市和生活小區(qū)等廣泛采用。但實踐表明，對于用水量過于集中的公共建筑，變頻供水存在著如供水可靠性差，調(diào)節(jié)水量小，易造成停水等問題，節(jié)能作用也值得分析探討。
1變頻供水的調(diào)節(jié)水量
給水方式中，采用水泵加高位水箱聯(lián)動方式水箱是給水系統(tǒng)儲存、調(diào)節(jié)流量和穩(wěn)定水壓的設(shè)備，水箱的生活貯水量不小于最高日用水量的12％最低不小于6m。變頻供水這種無水箱的給水方式，盡管水泵的出水流量是按照給水系統(tǒng)的設(shè)計秒流量確定，但由于無流量調(diào)節(jié)設(shè)備，總體來講，其水量的調(diào)節(jié)很有限，對用水量相對集中的建筑，在供水的可靠性方面很難保證。例如，某高校對3棟12層的教學樓、學生公寓和圖書館共采用了1套變頻供水系統(tǒng)，因?qū)W生作息習慣，造成了學生公寓、教學樓等用水十分集中且用水量較大。而且，學生用水時間性很強，其它時間用水量則趨于平衡。該運行中經(jīng)常出現(xiàn)教學樓在學生課間休息等集中用水時段高層缺水現(xiàn)象，但學生公寓因利用了高位水箱進行水量調(diào)節(jié)，供水比較穩(wěn)定。為此，教學樓改用了高位水箱后，缺水現(xiàn)象得到了很大改觀。其原因分析除供水管徑小，用水設(shè)備采用自閉式?jīng)_水閥當量qg= 6．0太大等，缺水主要原因是調(diào)節(jié)水量小造成的。由此可見，變頻供水保證率不高，不適于用水量過于集中的公共建筑。
2變頻供水的節(jié)能
以多層建筑給水方式為例，當外網(wǎng)壓力能滿足時為直接給水，當外網(wǎng)壓力不能滿足時采用設(shè)水箱和水泵的聯(lián)合給水及變頻水泵直接給水等。變頻給水將水泵加水箱的聯(lián)合給水方式中的水箱取掉，用變頻水泵直接供水到各用水點，但沒有利用城市管網(wǎng)的壓力，原來利用城市管網(wǎng)壓力進入水箱里的那部分水，必須經(jīng)水泵提升，增加了水泵的負擔，增加了電能的浪費。但相對于水箱水泵聯(lián)合給水方式來說，降低了建筑的造價，運行費用也低。
變頻供水的水泵流量是按照室內(nèi)給水水力計算中的設(shè)計秒流量計算的，而水泵和高位水箱聯(lián)合供水時水泵流量考慮到最高日最大小時流量，由此選擇出水泵流量。二者之間，水泵流量相差甚遠，由此帶來的電機功率的能耗也相差甚遠。例如，某住宅樓為13層，低區(qū)(1N6層)供水采用市政管網(wǎng)壓力直接供水，對高區(qū)(7～l3層)供水進行核算，其結(jié)果為設(shè)計秒流量q 5．661／s=22．37t／h；最大小時流量為4．7t／h。當供水方式選用變頻供水或者水泵加高位水箱聯(lián)合供水時，可以看出，變頻水泵的流量是水泵加高位水箱聯(lián)合供水流量的22．37／4．7=4．75倍。因水泵流量的不同，所選擇的水泵電機的功率的不同，其能耗將可想而知。
變頻供水節(jié)能是對比無高位水箱(水塔)供水而言的。因為水泵加高位水箱供水方式其進入水箱的供水管網(wǎng)的勢能是固定不變的。所選用的水泵能保證始終保持在最佳點(高效區(qū))運行，水泵的效率最高。因此，目前對于用水量過于集中的公共建筑首選的供水方式仍是水泵加高位水箱，一般不宜采用變頻供水。
3變頻給水改造中的誤區(qū)
給水管網(wǎng)每日24h的用水量是不均勻的。為了保證用水的可靠性，初期選用的2臺大流量水泵的選擇都是按最不利條件進行，即按最大小時流量和揚程選定。特別是晚上，水泵常處于小流量下工作，經(jīng)常出現(xiàn)“大馬拉小車”的工況，泵功率浪費嚴重。所以原有的水泵增壓給水系統(tǒng)的變頻改造中宜采用多臺泵的組合供水，而不是將原有的水泵采用變頻器進行簡單的控制就行了。在空間情況允許時，水泵的臺數(shù)的應根據(jù)實際用水時段的用水量確定，可以選用2臺水泵或3臺水泵變頻循環(huán)的形式，但水泵臺數(shù)過多，其投資費用偏高。
水泵調(diào)速的范圍是有限的，一般為100％～75％，超過此范圍將達不到節(jié)能的效果。對于常用的離心泵而言，變頻供水在小流量時由于要保證系統(tǒng)的壓力，其運行轉(zhuǎn)速約為工頻轉(zhuǎn)速的80％，運行功率約為額定功率的60％，消耗的功率約為相同大小恒速泵額定功率的1／4或更小，同時水泵效率下降比較大。例如，當變頻供水的功率為120kw，在小流量時，變頻泵實際的消耗約為1／4x120=30kw，其輸出功率接近于零，純屬無功消耗。
對于水泵在晚上或間隔時間較長時段的小零流量狀態(tài)，若場地空間允許，宜采用關(guān)閉變頻器及其它泵，直接啟動輔助小泵的控制供水，或者采用變頻泵自動睡眠和自動喚醒控制供水，以維持系統(tǒng)運行的效率較高，達到節(jié)能的目的。同時水泵的選型，應選用制造工藝較好的水泵，盡量保證在合理的調(diào)速范圍內(nèi)，效率變化不大。
供水管網(wǎng)中，水泵的壓力是用來克服供水系統(tǒng)管線的沿程水頭損失以及提供管網(wǎng)的壓力的。因此，變頻供水系統(tǒng)適用于管網(wǎng)壓力變化越大越好，用水量規(guī)模越大，沿程水頭損失就越多，變頻供水的綜合性能就越明顯，越利于系統(tǒng)的節(jié)能。所以變頻供水不是對所有的供水系統(tǒng)都適用。例如，對于1～2棟住宅的供水不宜于采用變頻給水。
變頻供水系統(tǒng)與普通供水系統(tǒng)對同一供水管網(wǎng)而言，變頻給水通過水泵調(diào)速直接供水到戶，水泵的工況點是變化的；而后者水泵的工況點是固定的。因為變頻給水的水泵在調(diào)速運行后的大部分時間內(nèi)效率都比工頻運行時有所下降。因此，普通供水系統(tǒng)在同樣的供水量下的能耗應該比變頻恒壓供水系統(tǒng)小。
