關于煤礦機電設備中變頻技術的應用分析

吳仲強+裴德勝+孔令龍

摘 要 煤礦產業作為傳統的第二產業，在我國經濟發展中有著舉足輕重的地位，為我國經濟建設做出了卓越的貢獻。但伴隨著煤礦產業的繁榮造成的環境污染，資源枯竭等問題日益引起社會的關注，為了進一步改善煤礦生產區的環境、推動節能減排，實現煤礦資源可持續發展，煤礦機電設備中變頻技術的應用越來越廣泛，技術發展越來越成熟。本文對煤礦機電設備中變頻技術的應用進行分析，以期為煤礦業高效、節能發展做出貢獻。

關鍵詞 煤礦機電設備；變頻技術；節能

中圖分類號 TD6 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）164-0206-02

煤礦產業發展關乎國計民生，隨著我國產業結構轉型升級，國家對于節能減排投入大量的財力、物力、人力，人們對于生存環境的要求進一步嚴格，第二產業面臨著重要的歷史性轉折，以煤礦為代表的相關產業逐漸向高效、低能、無污染方向發展。變頻技術應運而生，人們對于變頻技術的了解局限于小家電中，例如空調等，煤礦機電設備中變頻技術的應用是煤礦產業走向可持續發展的關鍵。本文通過對變頻技術的原理分析、投入到煤礦機電設備的必要性和重要性以及變頻技術在煤礦機電設備意義。

1 變頻技術的應用原理

變頻技術是一種能夠將電信號的頻率按照具體電路要求進行變換的應用型技術，是一種頻率變化，而非電能變化，具體類型包括整流技術（交—直變頻技術）、斬波技術（直—直變頻技術）、電子震蕩，電力逆變（直—交變頻技術）、移相技術（交—交變頻技術）。隨著變頻技術日益往高度集成化、高頻化、模塊化發展，它的發展方向主要有3點：一是交流變頻向直流變頻轉化；二是控制技術由脈寬調制向脈幅調制轉化；三是功率器件向高集成智能功率模塊轉化。變頻技術在煤礦機電設備的研究和應用越來越廣泛和深入，它能夠使煤礦設備運行狀態更加平穩、速度控制更加自動化、設備工作效率更高、能源消耗更低。

2 變頻技術在煤礦機電設備應用意義

隨著我國對能源的利用率以及節能減排提出了新的要求，煤礦產業結構、生產技術同步走向轉型升級的道路，變頻技術在煤礦機電設備中的應用前景廣闊，該技術在安全生產、設備維護成本節約、設備間匹配融合、生產集約化專業化等多方面有著不可替代的重要作用。變頻技術是應運而生的一項全新的實用型技術，在煤礦機電設備中的應用中，對提高煤礦資源的開采效率、促進機電設備的高效運行，確保生產環境安全等諸多方面都發揮著重要的作用。

3 變頻技術在煤礦機電設備中的主要應用方式

3.1 變頻技術在輸送系統中的應用

在煤礦開采工程中，如何保證輸送系統的正常、穩定、高效運行一直是個困擾我們的難題，傳統的采用液力耦合器來實現皮帶機的軟啟動，非常容易造成輸送皮帶的撕裂和結構磨損老化。變頻技術在輸送系統中的應用主要是為了降低輸送系統電機啟動時的電流頻率大幅度波動，減少機電的機械沖擊和設備發熱的情況發生，同時，變頻技術的應用可以有力地保證輸送系統設備的穩定性，計算機技術與變頻技術的完美結合能夠實現自動化和智能化，煤礦輸送系統相當于添加了“潤滑劑”和“計算機大腦”，進而最大程度上發揮皮帶機的傳送功能。

3.2 變頻技術在空壓機中的應用

傳統的煤礦機電設備中空壓機的運行方式存在一定的問題，使用直接啟動或者用轉子串電阻起動的方式時，初始電流大，頻率不穩定，波動幅度大，對電網和機械設備造成的沖擊和損耗非常強烈，極大地縮短空壓機機電設備的使用壽命。傳統的壓風系統采用的是開環控制的方式，頻繁地起動設備和電動機，這種方式不能提供恒壓供風，而且設備損耗也大幅度增強。變頻技術在空壓機的應用中，可以提供壓力閉環控制及開環控制手動調節兩種控制方式的選擇，設備運轉時，通過壓力閉環控制系統，可以自主根據差值調節空壓機轉速，工作人員可以便利地在變頻器控制柜上保持空壓機的供風壓力恒定為設定值。變頻技術將對空壓機的工作頻率做出最為及時和準確的監控，當空壓機的壓力、溫度等參數超過高限值或出現斷水信號時，變頻運行將自動地停止。在空壓機設備中使用變頻技術可以及時有效地掌握空壓設備的具體運轉狀態，配以先機的預警裝置，既可以實現遠程控制，同時可以保證機械設備的穩定性、安全性。

3.3 變頻技術在水泵中的應用

開采煤礦時，水流量長期保持變工調節的運行狀態，當水泵調節水流量時，傳統的方式是通過閥門開度的機械調節來完成的，這樣的方式會嚴重損害水泵電機設備的穩定性和持續性，進而降低它的使用壽命。應用變頻技術后，在同一排水量的基礎上，水泵機電設備的功率和電流會明顯下降，變頻技術可以自由地控制抽水泵的起停，根據實際需求掌控電機的加減速，減少了水泵空轉的時長和大量起停導致能源消耗，水泵電機設備的損耗也能在很大程度上減少，同時還能降低設備的機械沖擊，耐久度會明顯提升，進而降低了水泵的維護、修復成本。

3.4 變頻技術在風機中的應用

礦井必須保證通風，這既關系到生產問題，還關系到礦工的安全問題，傳統的礦井保證通風的手段是定期更換不同的通風機的方式，這種方式造成了極大的資源浪費，不符合成本節約、可持續發展的思路。在煤礦風機設備中應用變頻技術，能夠有效解決頻繁更換通風機的難題，以變頻技術為核心支撐的風機可以根據礦區實時環境、閉通程度自主調節風速和出風量，并且實現全局覆蓋，節約了大量傳統通風機長期額定轉速運轉消耗的能源和經濟成本。

4 結論

我國經濟發展迅猛，經濟建設和人們日常生活對于傳統能源的需求和要求進一步加大。煤礦產業在新形勢下要更好地迎合時代發展需要，變頻技術能夠更好地提高煤礦機電設備水平，能夠在不斷提升設備工作效率的基礎上起到節能減排的效果。但是我國變頻技術研究起步晚，重要領域的技術難題尚未攻破，因此我們需要通過不斷的實踐、專研以完善變頻技術在煤礦機電設備中的應用術在我們的應用，真正實現煤礦生產安全化，效率最大化，能源資源消耗最低化和產出最優化。變頻技術是對傳統生產的一種突破，如何利用好變頻技術的現實應用問題是我們在生產環節的一個重要思考內容。我相信，變頻技術在煤礦機電設備中的應用將越來越廣泛，逐漸實現效益化，煤礦產業也能迎來新的春天。

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