探討我國煤礦機電設備中變頻節能技術的應用

王忠林

摘 要：本文主要闡述了我國煤礦機電設備中變頻節能技術的應用現狀，并研究了變頻節能技術的應用原理，具體分析采煤機、提升機、皮帶輸送機等機電設備中應用變頻節能技術的具體應用情況。

關鍵詞：煤礦;機電設備;變頻節能技術;應用

我國地表土層中藏有豐富的煤礦資源，煤礦業是我國經濟的支柱產業，給我國社會經濟的快速增長提供重要動力。但是，目前煤礦企業對煤礦進行開采的過程中，存在著多種問題，尤其是小型煤礦企業，其仍然采用較落后的技術進行煤礦開采，存在較多的安全問題。不僅如此，煤礦企業進行生產時，其消耗的能源較多，產出少，嚴重限制了煤礦企業的發展。為了解決這些問題，煤礦企業逐漸應用變頻節能技術以提高煤礦機電設備的生產效率，而經實踐證明，變頻節能技術能夠有效提高煤礦機電設備的生產效率。本文現對我國煤礦機電設備中變頻節能技術的應用情況進行探討，展現變頻節能技術的應用價值。

1 變頻節能技術原理和應用現狀

1.1 變頻節能技術應用現狀 煤礦企業開采煤礦時，非常重視生產工作的安全性，因此，煤礦企業并沒有輕易應用變頻節能技術，但是，隨著社會科學技術以及節能理想的推廣，煤礦企業開始嘗試將變頻節能技術應用于煤礦生產機電設備中，如采煤機、提升機、皮帶輸送機等。這些設備應用了變頻節能技術后，其性能得到了極大的提升，運行效率大幅提高，且使用該技術后，這些設備運行過程中所消耗的能量大幅減少，達到了節能的目的，同時，減少了這些設備維護、修理的費用，提高了煤礦企業的經濟利潤。

1.2 變頻節能技術原理 變頻節能技術能夠有效改善煤礦生產機電設備的性能，與以往應用的交流電有較大差別，其對交流電的固定頻率進行轉換，使交流電成為可變性資源，最大限度地提高交流電的利用率。在功率器件方面，在GTR IGBT的基礎上，科研人員研發出來智能功率模塊IPM，大幅增大了變頻的功率。在控制理論方面，變頻節能技術突破了傳統控制理論，其有效應用了改進后壓頻比控制方式，這項創新主要應用了矢量控制辦法，并進行直接的轉矩控制，擴大了變頻節能技術在實際生產中的應用范圍。在研發方向方面，人工神經網絡、模糊自動優化控制等新型控制方法進一步優化了變頻技術的集成系統，使其集成系統獲得更大范圍上集中，技術不再局限于數字信息處理，而發展為技術較高的集成電路。在變頻功能方面，變頻技術的應用范圍越來越廣，成為綜合性能較高的技術。變頻節能技術不僅能夠對生產機電設備進行調速，還能夠辨識編程參數以及傳輸信息等工作。變頻器指通過通斷電力半導體器件，將頻率、電壓不變的工頻交流電轉換為頻率、電壓可變的交流電的控制設備。使電動機電源頻率發生改變來調解機電設備的速度即為變頻調速。

2 我國煤礦機電設備中變頻節能技術的應用情況

2.1 在提升機中的應用 煤礦企業進行煤礦生產時，提升機是一項重要的機電設施，影響著煤礦生產安全問題。以往對提升機進行調速時，主要是將金屬電阻接至電動機轉子電路中的技術來達到調速目的，但是在實際生產中應用此方法時，會降低生產過程的安全性，增加提升機電能的消耗量。而在提升機中應用變頻節能技術，主要是將變頻防爆提升機與交流四象限變頻調速體系結合在一起，利用數學信息化控制技術，通過輸入、輸出接口對提升機進行控制，使提升機能夠順利完成輸送人員、材料的工作，且達到了遠程控制目的。

2.2 在采煤機中的應用 我國四象限運行的交流變頻調速采煤技術是一種能量回饋型技術，該技術水平位于世界前列，我國生產的電牽引采煤機運行功率可達2×110kW，變頻電壓可達380V，可以在額定轉速以上進行恒定轉矩調速，并實現兩臺變頻器之間的轉矩平衡和主從控制，也可在額定轉速下進行恒定轉矩調速。四象限變頻器調速電牽引采煤機在實際運行過程中，在大傾角工作面，對制動力矩進行調節時，其可調節的范圍較大，且牽引速度基本上保持不變，無下滑跑車的情況，控制操作較簡便，可靠性較強。

2.3 在皮帶輸送機中的應用 在皮帶輸送機中，應用變頻技術的原理與提升機相同。皮帶輸送機運行的過程中，有效利用了摩擦力的牽引作用，利用摩擦力和張力變形帶動物體，使物體能夠在支撐輥輪上運動，順利地將井下的煤炭輸送到地面。以往皮帶機運送煤炭時，使用液力耦合器來達到皮帶輸送機軟啟動的目的，但是這種方式會加速皮帶老化，增加皮帶發生斷裂的情況。在皮帶輸送機中使用變頻技術主要是將啟動電機時出現的電流波動減小，使機電內部出現的機械沖擊、發熱等情況減少，最大限度地發揮皮帶輸送機的運送功能，并使功率平均和同步問題得到解決。

2.4 在流體負荷設施中的應用 在流體負荷設施中應用變頻技術主要是對泵和風機進行變頻調速。變頻調速技術在風機中的應用逐漸增加，且科研人員專門研發出了適合煤礦開采特殊環境的變頻調速設備。風機經過改造后，其實際運行轉速顯著比改造前小，而改造前前導器半關閉的風壓、風量是改造后風機實際運行輸出功率的3倍，這種性能更適宜應用在煤礦開采工作中，極大地節約電能。在給液用泵、礦區給水中應用變頻節能技術后，能夠很好的對該設備進行變頻調速，加強了生產工藝系統的控制力度，提高了控制的靈活性，有利于產品質量的提高。變頻節能技術的應用提高了抽水泵控制的靈活度，使抽水泵能夠實時加減速、平滑起停，且使井下液位保持固定值，縮短了泵空轉時間，減少了抽水泵頻繁起停而消耗的電能，降低了機械設施損耗，有效提高了生產效率。

3 結束語

煤礦機電設備中應用變頻節能技術后，有效的提高了各機電設備的運行性能，大幅度降低了電能損耗量。根據目前煤礦業應用變頻技術的現狀，該技術具有寬廣的應用前景。我國現非常重視節能技術的應用，可見變頻節能技術是發展煤礦機電設備的主要方向。目前，只有幾種機電設備應用了變頻節能技術，但是還可繼續研究，并對其他機電設備進行改進，以提高煤礦企業生產效率，推動煤礦行業的發展。

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