煤礦機電設備中變頻技術的引入及其應用

鄭宏孝，李鋒勃

(陜西陜煤蒲白礦業有限公司白水煤礦，陜西白水715604)

0 引言

變頻器主要功能是改變電源頻率，隨著科學技術的不斷發展，其不管是在工業生產或者日常生活中均扮演著非常重要的角色。為建設節約型社會，推動社會不斷向前發展，煤礦企業在實踐中加強設備改造，在機電設備中積極引入變頻技術，使其技術水平顯著提升，在節能上收益明顯。筆者結合自己多年的實踐經驗，闡述變頻技術在煤礦機電設備中的應用。

1 變頻技術簡介

1.1 概念

所謂變頻技術，即用來改變電流頻率的技術，在這里發揮其功能的裝置是變頻器。其結構非常繁瑣，主要有電源板、鍵盤、電機電容、控制主板等部分，各個部分組合在一起，才具備改變電流頻率的作用。過去的電氣設備里面，是不能實現這一點的，設備工作時，同樣無法改變轉速，使得設備壽命減小，同時還白白浪費掉許多電能。通過該種技術則能夠妥善處理上述問題，其能夠將設備轉速改變，按照具體需求進行調節，從而在很大程度上提高了技術水平。

1.2 原理

在電壓保持穩定的前提下，通過電力半導體器件的通斷功能，變頻器實現電流的改變，也就是把交流電變為交流電，在此基礎上，利用該頻率的轉換來達到變頻調速的目的。

2 變頻技術的應用

2.1 應用于風機中

在各個階段，礦井通風設計存在非常大的差異，要是在生產中期，利用多次換風機的手段來處理通風問題，這樣就顯得十分復雜，易于造成設備故障，最終使維修量提高。同時，原風機將被臨時擱置起來，使其利用率減小，產生或多或少的浪費。在風機中引入變頻技術，則能夠將該問題改變，可以非常容易地將通風問題處理好，無需多次進行更換，便于進行操作，降低浪費，使設備性能提高，實現節能減排。

2.2 應用于提升機中

提升機的運行環境非常特別，大部分是在十分復雜的條件下工作的，因此，必須具有非常不錯的性能，最終能夠適應工作需要。運行過程中，提升機需多次重啟，并且調速操作非常多，導致設備故障率有所增加，使其壽命明顯減小。在其中引入變頻技術，一方面使其滿足工作需要，另一方面還能夠有效保護提升機。引入該種技術之后，在很大程度上降低了調速過程中的電阻損壞現象，在減速器下方時，電動機同樣將持續臨時地工作，并且可以把電能狀況反饋至電網。另一方面，還可以不斷提高提升機性能，應用變頻器軟件就能夠實現調速等任務，使設備故障明顯減少，從而減少了維修工作。除此之外，還能夠大幅降低電能消耗，節能效果非常不錯。隨著技術的優化升級，風光提升機變頻器被研發出來，其兼容性非常好，在很大程度上提高了設備性能，在礦井生產實踐中得到普及。

2.3 應用于空壓機中

1)啟動中應用。過去啟動空壓機的時候，大部分是通過直接啟動來實現，或通過轉子串電阻啟動，兩者均具有或多或少的不足之處，在啟動過程中將形成大電流，能夠損害機電設備，使其利用率減小。在啟動過程中引入該技術，則能夠降低對設備的損害，最終能夠使其壽命提高。

2)壓風系統的控制。過去，壓風系統都是通過開環控制方式發揮作用，主要通過調節器進行調整，此時將多次重啟有關設備，導致風力有所變化，對設備恒壓產生負面作用，或多或少損害到設備，并且能夠提高維修成本。引入變頻技術將能夠解決上述問題，變頻設備主要有壓力閉環與手動調節控制兩種模式。對于前者，壓力變送器可以盡快檢測設備壓力，接著將其和規定值進行對比，根據差值來調節轉速，以確保設備處于恒壓狀態;對于后者，即通過電位器來手動調節，通常是當壓力變送器發生故障時應用。為便于使用，在控制柜上安裝上復位按鈕，如果變頻器出現問題，則能夠通過該按鈕來實現修復。不管通過哪種方式均可以提高設備利用率，降低維修工作任務。

2.4 應用于采煤機中

采礦機十分繁瑣，大部分運行于十分惡劣的環境中，故非常有必要提高其性能。其為采煤過程中的主要設備，要是出現問題則能夠對整個采煤過程產生阻礙。在采煤機中引入變頻技術，使其變頻調速系統明顯改善，使得中國采煤技術水平大幅提升，現階段，能量回饋型四象限變頻器已經在實踐中得到普及推廣。許多煤礦里面，在電牽引采煤機運行中引入該種類型的變頻器，使其科技含量明顯提升，在很大程度上降低了采煤機的損壞，使其壽命延長。在采煤機中引入變頻技術，系統非常容易運作，同時調速任務非常可靠。

2.5 應用于膠帶輸送機中

膠帶輸送機具有大功率、高電壓的優勢，在煤炭運輸過程中扮演著非常重要的角色。過去的運輸過程中，其往往處在輕載或空載狀態，白白浪費許多電能。同時，許多皮帶輸送機的軟啟動設備都是液力耦合器，非常易于出現電機失控現象，而將輸送機損害。引入變頻技術則能夠妥善應對上述問題，許多煤礦在實踐中引入四象限變頻調速技術，取得非常不錯的成效，將電機失控解決，降低故障出現概率，使得設備壽命延長。同時可以明顯提高效率，降低電耗，取得非常不錯的節能效果。

2.6 應用于泵中

過去，泵在運行過程中，其空轉時間非常長，在經常的起停過程中非常易于產生故障，并且消耗許多電能。在泵中引入變頻技術能夠明顯提高設備運行率，降低故障產生，并且可以取得非常不錯的節能效果，十分便于操作。在水泵中引入變頻器，能夠使其起停減速，使井下液位處于恒定狀態之中，在很大程度上降低了泵的空轉，在實踐中取得非常不錯的節能效果。

3 結語

伴隨社會的逐漸發展，煤炭企業的生產規模日益增加，迫切需要提高煤礦機電設備科技含量。變頻技術一方面具備非常不錯的調節作用，另一方面還具有非常理想的節能效果，隨著科技的進步，在煤礦機電設備中引入該技術是不可避免的。現階段，該種技術已經在提升機、風機、提升機等諸多設備里面得到了普及，在很大程度上降低了設備的損壞，使其利用率大幅提升，并且明顯降低電能消耗。然而，在今后應當不斷對該技術進行改進，使其能夠在實踐中取得更好的成效。