分析變頻節(jié)能技術(shù)在我國煤礦機電設(shè)備中的應用

【摘 要】隨著社會科學技術(shù)的發(fā)展，在我國煤炭生產(chǎn)行業(yè)中也不斷的應用新技術(shù)、新工藝。并且取得了較大程度上的提高，為整個行業(yè)的水平提高以及國民經(jīng)濟的發(fā)展都作出了貢獻。但在目前情況下，我國的能源供給增長與經(jīng)濟發(fā)展速度不能保持一定的一致性，所以節(jié)能安全和提高效率就是當前煤礦生產(chǎn)中最重要的生產(chǎn)原則了，因此，必須通過\"開源節(jié)流\"的辦法及時而有效的解決能源供給問題。在這一背景之下，變頻節(jié)能技術(shù)應運而生，它是一種效果較好的節(jié)流方法？。現(xiàn)本文就通過分析變頻技術(shù)的應用原理，來探討我國煤礦機電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應用，并指出來變頻節(jié)能技術(shù)的應用前景是非常廣闊的。

【關(guān)鍵詞】煤礦；機電設(shè)備；變頻節(jié)能；技術(shù)應用

我國的礦產(chǎn)資源比較豐富，在地表土層中蘊藏著巨大的煤礦資源，煤礦業(yè)對推動我國的經(jīng)濟發(fā)展是顯而易見的，先以成為帶動經(jīng)濟快速增長的重要的中堅力量。然而我國的煤礦開采業(yè)的現(xiàn)狀卻依然不樂觀，遍布全國的煤礦中，尤其是一些小煤礦，其開采技術(shù)還較為傳統(tǒng)落后，生產(chǎn)中的安全問題依然沒有得到有效的保障，并且煤礦生產(chǎn)的效率較低，生產(chǎn)耗能較大。為了改變這一現(xiàn)狀，變頻節(jié)能技術(shù)逐漸被應用在煤礦機電設(shè)備的技術(shù)中，在經(jīng)過理論與實踐的結(jié)合后，變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機電設(shè)備的應用中表現(xiàn)出良好的使用性能，具有很大的推廣應用價值，在提高煤礦生產(chǎn)效率，實現(xiàn)節(jié)能安全和有效機械調(diào)節(jié)等方面有著重要的作用。

1 煤礦機電設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)的應用現(xiàn)狀與原理

由于煤礦生產(chǎn)中，對于生產(chǎn)安全的問題要求較為嚴格，所以變頻節(jié)能技術(shù)并沒有輕易的在煤礦機電設(shè)備中進行應用。但隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展以及節(jié)能理念的推廣，變頻節(jié)能技術(shù)逐漸被應用于煤礦生產(chǎn)的機電設(shè)備中，如礦井提升機、空壓機、采煤機、皮帶輸送機等。在經(jīng)過實踐應用后發(fā)現(xiàn)，采用節(jié)能變頻技術(shù)的機電設(shè)備的運轉(zhuǎn)效率大大提高，且比之前未采用該技術(shù)的同一機電設(shè)備的耗能量有了很大幅度的降低，同時也縮減了設(shè)備維修養(yǎng)護的開支，促進了煤礦產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益的提升。

而為煤礦機電設(shè)備的性能改善作出很大貢獻的變頻節(jié)能技術(shù)的應用原理是什么呢？原來變頻節(jié)能技術(shù)具有和其他傳統(tǒng)的交流電不一樣的特點，它主要運用了變頻調(diào)速技術(shù)將交流電的固定頻率轉(zhuǎn)化成為了一種能夠被充分利用的變動資源。首先是在功率器件方面。經(jīng)過了GTR IGBT 的更替發(fā)展起來的智能功率模塊IPM，能夠?qū)⒆冾l的功率不斷地增大。其次是壓頻比（U/f）控制方式得到很大改進是控制理論上的革新，這方面的創(chuàng)新主要的是采用了矢量的控制辦法和進行直接的轉(zhuǎn)矩控制，能夠?qū)嶋H當中的變頻節(jié)能技術(shù)應用到更大的范圍內(nèi)。

其次是在新的研發(fā)方向上，出現(xiàn)了模糊自優(yōu)化控制和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制方法的創(chuàng)新，整個變頻技術(shù)的集成系統(tǒng)能夠獲得更大范圍上的集中，技術(shù)也由原來比較單一的數(shù)字信息處理，發(fā)展到目前比較先進的高級專用集成電路。從單片機開始，先后產(chǎn)生了數(shù)字信號處理器（DPS），精簡指令集計算機（RISC），出現(xiàn)的高級專用集成電路（ASIC）。

最后是在整個變頻的功能上，獲得了越來越高的綜合應用，不僅是具有比較基本的調(diào)速功能，而且還具有編程序參數(shù)辨識及通信等功能。利用電力半導體器件的通斷作用把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的電能控制裝置稱作“變頻器”。變頻調(diào)速就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的。

2 變頻節(jié)能技術(shù)在我國煤礦機電設(shè)備中應用分析

在經(jīng)過一段時間的發(fā)展后，變頻節(jié)能技術(shù)在我國煤礦機電設(shè)備的技術(shù)中逐漸得到了廣泛的應用。筆者結(jié)合自身對煤礦機電設(shè)備的了解以及對節(jié)能變頻技術(shù)的深入研究，對變頻節(jié)能技術(shù)在采煤機、提升機、皮帶輸送機以及流體負荷設(shè)備等煤礦機電設(shè)備中的應用做出以下分析：

2.1 在采煤機中的應用

目前，采煤機變頻調(diào)速系統(tǒng)已從“一拖二”發(fā)展到“一拖一”，我國能量回饋型四象限運行的交流變頸調(diào)速采煤技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，國產(chǎn)電牽引采煤機行走功率最大2×110KW，變頻器電壓380V，能夠?qū)崿F(xiàn)額定轉(zhuǎn)速下恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速，額定轉(zhuǎn)速以上恒定功率調(diào)速及兩臺變頻器之間的主從控制和轉(zhuǎn)矩平衡。從現(xiàn)場運行情況來看，四象限變頻器調(diào)速電牽引采煤機對大傾角工作面能較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)制動力矩，維持牽引速度基本不變，機器沒有發(fā)生下滑跑車的現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活。操作方便、速度調(diào)節(jié)可靠。

2.2 在提升機中的應用

提升機是煤礦當中的一項重要的機電設(shè)備，對煤礦的生產(chǎn)和人員安全有著重大的作用。傳統(tǒng)的采用在電動機轉(zhuǎn)子電路內(nèi)接入金屬電阻的方法雖然也能夠到達調(diào)速的目的，但是在實際當中，常常會存在著很大的安全隱患和對電能的大量消耗。在提升機當中使用變頻節(jié)能技術(shù)，主要的是選用交流四象限變頻調(diào)速系統(tǒng)配上變頻防爆提升機，實現(xiàn)數(shù)學信息的化的控制，在完備的輸入和輸出接口當中，實現(xiàn)對提升機的遠程控制，確保提升機完成擔負著輸送物料和人員的重要任務(wù)。

2.3 在皮帶輸送機中的應用

變頻技術(shù)在皮帶機方面的應用具有和提升機相同的原理。在皮帶將井下的煤炭運送到地面上的過程當中，更大地發(fā)揮摩擦力的牽引作用，通過張力變形和摩擦力帶動物體在支撐輥輪上運動，成功地完成煤炭運送工作。在傳統(tǒng)的皮帶機運輸過程當中，采用液力耦合器來實現(xiàn)皮帶機的軟啟動，這常常容易造成皮帶斷裂和老化。采用變頻技能技術(shù)主要是降低電機啟動時的電流波動，減少機電內(nèi)內(nèi)的機械沖擊和發(fā)熱的情況。使得皮帶機的傳送功能能夠獲得最大的發(fā)揮，解決功率平均和同步問題。

2.4 在流體負荷設(shè)備中的應用

變頻節(jié)能技術(shù)在流體負荷設(shè)備中的應用主要體現(xiàn)在風機和泵所采用的變頻調(diào)速。在風機中變頻調(diào)速的應用越來越多，同時出現(xiàn)了為煤礦特殊環(huán)境專門設(shè)計的變頻調(diào)速裝置。改造后的風機，實際轉(zhuǎn)速較改進前最低轉(zhuǎn)速下降了很多。電機實際輸出功率為改進前前導器半關(guān)閉時的1/3 風量和風壓，更加適合礦井特性，每年可節(jié)約大量的電費。而變頻調(diào)速在礦區(qū)給水、給液用泵中應用靈活，明顯降低了設(shè)備的機械沖擊，增加了工藝系統(tǒng)控制的靈活性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。可以靈活的控制抽水泵的平滑起停、適時加減速，保證了井下液位的恒定，降低了泵空轉(zhuǎn)時間和頻繁起停帶來的大量能耗，機械設(shè)備的損耗也相應降低，保證了生產(chǎn)的安全高效運行。

3 結(jié)束語

就我礦來看，提升機等機電設(shè)備應用了此變頻節(jié)能技術(shù)之后，其節(jié)能效果相當好，節(jié)約了20～30%的能源消耗。按照當前變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中應用的現(xiàn)狀來看，其發(fā)展前景是非常廣闊的，尤其是在社會對能源需求量越來越大的情況下，使用高效節(jié)能安全的變頻節(jié)能技術(shù)必然成為煤礦機電設(shè)備發(fā)展的主要趨勢，除了現(xiàn)有的幾種已經(jīng)使用變頻節(jié)能技術(shù)的機電設(shè)備，還有很多其他的煤礦機電設(shè)備亟待改進，為此，發(fā)展與之相匹配的變頻節(jié)能技術(shù)是非常有必要的。

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[責任編輯：曹明明]