煤礦機電變頻控制技術(shù)與節(jié)能方法研究

王勛

（運城職業(yè)技術(shù)學院，山西 運城 044000）

基于變頻控制技術(shù)日趨成熟，將其應用在煤礦機電中，已經(jīng)成為當前實現(xiàn)節(jié)能目的的主要方式，并在一定程度上有效彌補了煤礦開采中的不足，有利于煤礦企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。

1 煤礦機電變頻控制技術(shù)

變頻控制技術(shù)，實際上是社會發(fā)展與進步的必然產(chǎn)物，將計算機技術(shù)、電子技術(shù)等的特點、優(yōu)勢結(jié)合起來，形成一種具有綜合性質(zhì)的技術(shù)方式。在實際應用的過程中，變頻控制技術(shù)就是充分的利用了半導體器件自身的作用，對電源所發(fā)出的電流進行轉(zhuǎn)變，從而將電機設(shè)備的轉(zhuǎn)速進行合理的調(diào)整，實現(xiàn)節(jié)能的目的。具體而言，變頻控制技術(shù)就是將電源的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡缓笤賹⒅绷麟娹D(zhuǎn)換為不同的交流電，又或者是將電源的直流電直接通過逆變的方式轉(zhuǎn)換為交流電，滿足各個機電設(shè)備的使用需求。

在電流不同轉(zhuǎn)換的過程中，就是對電流的頻率進行具體的、恰當?shù)霓D(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)交流電、直流電與交流電之間相互轉(zhuǎn)化的目的。

隨著技術(shù)的發(fā)展，半導體技術(shù)不斷優(yōu)化，極大地促進了變頻控制技術(shù)的優(yōu)化與發(fā)展，并且改善了變頻控制技術(shù)，其功能、性能更能夠適應當前的需求。在變頻控制技術(shù)的優(yōu)化中，主要是通過半導體器件將工頻電源的電流進行控制并改變，從而實現(xiàn)控制不同機電設(shè)備電能的目的，同時提高生產(chǎn)的質(zhì)量與效率，降低生產(chǎn)所需的能耗。

2 煤礦機電變頻控制技術(shù)的節(jié)能方法

在煤礦的機電中，變頻控制技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應用，并已經(jīng)滲透到了煤礦生產(chǎn)的流程、環(huán)節(jié)中，不僅全面提高了煤礦開采、生產(chǎn)的效率，還保證了機電設(shè)備運行的穩(wěn)定性，降低了設(shè)備運行的能耗，極大的促進了煤礦的發(fā)展。在煤礦機電的運行中，要想應用變頻控制技術(shù)全面實現(xiàn)節(jié)能的目標，其具體的方法主要有以下幾種。

2.1 應用在提升機中

在煤礦開采的過程中，提升機發(fā)揮著重要的作用，實際上就是將煤礦開采工作所需的物料、人員安全的傳運到指定位置。就傳統(tǒng)的運行技術(shù)而言，其控制方式主要就是調(diào)節(jié)金屬的電阻，在接觸器或鼓型控制器將電源切斷，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)提升機速度的目的。但是，這樣的控制方式存在一定缺陷，即在提升機運行的過程中，會消耗大量的電阻，很容易發(fā)生散熱困難等問題，加之電阻調(diào)速的具體范圍較小，無法保證調(diào)節(jié)的精度。對此，將變頻控制及時應用在提升機中，能夠使提升機的運行速度得到精準的控制，彌補傳統(tǒng)控制方式存在的不足，保證提升機能夠在平穩(wěn)的前提下實現(xiàn)加速、減速，全面提升煤礦機電系統(tǒng)的性能，實現(xiàn)節(jié)能的目的。將變頻控制系統(tǒng)應用在提升機中，其具體方式如下。

（1）在應用的過程中，將編程器與變頻控制技術(shù)結(jié)合起來，同時編制具體的指令，調(diào)整變頻控制的形式，并且有效地控制了電控系統(tǒng)中繼電器存在的邏輯關(guān)系。同時，將變頻控制器應用在提升機中，還能夠?qū)㈦娐穲D、梯形圖等進行準確的轉(zhuǎn)換，保證提升機穩(wěn)定運行。

（2）將變頻控制技術(shù)應用在提升機中，僅僅需要使用少量的外部線路便可以控制繼電器，而這樣的方式能夠有效減少機電中的繼電器數(shù)量，從而進一步改善了提升機中故障多、空間小等問題，為機電的運行提供良好的環(huán)境。

（3）在處理提升機的故障時，能夠通過觸摸屏、編程器對故障進行全面排查，操作方式簡單、便捷，能夠使工作人員全方位地掌握電器、機械存在的故障。

2.2 應用在皮帶機中

在煤礦的開采、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)中，皮帶機的能耗要遠遠大于提升機在運行中的能耗，主要就是通過繞線電機經(jīng)轉(zhuǎn)子繞組以后，將皮帶機進行降壓啟動并以工頻的方式運行，然后通過液壓耦合器將電流切換至皮帶機。具體而言，煤礦中的皮帶機主要采用的是轉(zhuǎn)子串接電阻、減壓空載啟動的方式來改善運行中的轉(zhuǎn)矩，加之機電啟動的時間較短，如果皮帶自身的韌性不符合啟動、運行的要求，那么經(jīng)過一段時間的運行以后，就會直接影響皮帶的性能，甚至發(fā)生皮帶斷裂等問題。

對此，將變頻控制技術(shù)應用皮帶機中，能夠使其實現(xiàn)“軟器”、“軟停”的目的，進而彌補皮帶機在傳統(tǒng)控制方式中存在的不足，例如：在啟動皮帶機的過程中，通常會產(chǎn)生較大的電流，使得設(shè)備內(nèi)部發(fā)熱、發(fā)燙，嚴重的情況下會強烈的波動電網(wǎng)電壓，產(chǎn)生大量的能耗；當液力耦合器處于運行的狀態(tài)時，其內(nèi)部的油溫升高的速度較快，并且增加各個各部之間的摩擦，影響設(shè)備的使用效果等。通過應用變頻控制技術(shù)，能夠保證皮帶在穩(wěn)定的環(huán)境中運行，提高皮帶自身的性能。在工作頻率、力矩等方面，設(shè)備能夠結(jié)合當前煤礦的需求，適當?shù)恼{(diào)節(jié)、改變自身的負荷，不僅安全高效，還能夠有效降低設(shè)備的能耗。在煤礦機電的運行中，變頻控制技術(shù)能夠更加充分的發(fā)揮皮帶機自身的能量回饋功能，進而增強機電設(shè)備自身的節(jié)能效果，并且延長設(shè)備的使用壽命，降低檢修方面的成本支出。

2.3 應用在通風機中

在煤礦的開采、生產(chǎn)中，通風機是其不必可少的設(shè)備，并且需要運行較長的時間，對于整個礦井而言，通風機具有“呼吸”的重要作用。隨著技術(shù)的優(yōu)化、創(chuàng)新，煤礦的礦道長度不斷增加，并且開采的深度也在不斷的增加，這樣的工作環(huán)境增加了通風機運行的壓力。因此，通風機在運行的過程中，需要不斷加大其自身的功率，但是如何才能夠有效增加通風機的功率成為當前面臨的主要問題。

將變頻控制技術(shù)應用在通風機中，能夠使機電設(shè)備結(jié)合工作環(huán)境的需求、煤礦開采巷道中的風險等因素，適當?shù)卣{(diào)整自身風力的程度，避免發(fā)生風力浪費的現(xiàn)象，實現(xiàn)節(jié)能的目的。在通風機設(shè)備中應用變頻控制技術(shù)，與皮帶機一樣能夠?qū)崿F(xiàn)“軟啟動”，避免在啟動的過程中由于電流較大而影響電網(wǎng)的運行，從而降低煤礦生產(chǎn)中的危險程度，為工作人員營造一個安全的工作環(huán)境。同時，應用變頻控制技術(shù)能夠適當?shù)恼{(diào)整通風機的負荷，使其不必長時間出于滿負荷的狀態(tài)，在降低能耗的同時，還能夠延長通風機的使用壽命。通常情況下，通風機都是以較慢的速度完成運行的，進而有效的控制了使用強度，減少設(shè)備的檢修頻次。最后，值得注意的是，在煤礦生產(chǎn)中，盡量避免兩臺通風機采用相同的頻率運行，但是需要保證通風機的風速值，避免由于風阻不同而影響設(shè)備的運行狀態(tài)。

2.4 應用在水泵中

在煤礦的生產(chǎn)過程中，水泵是其重要的設(shè)備之一，由于生產(chǎn)需要處理大量的水資源，所以水泵會在運行的過程中產(chǎn)生大量的能耗。對此，為了能夠降低煤礦生產(chǎn)的能耗，實現(xiàn)節(jié)能的目的，可以將變頻控制技術(shù)應用在水泵中，即滲透至供水、液用泵之中。通過這樣的方式，能夠使水泵在抽水啟動、停止的過程中更加平穩(wěn)，全面增強水泵設(shè)備的靈活性與穩(wěn)定性。同時，將變頻控制技術(shù)應用在水泵中，能夠避免機電設(shè)備在運行中各個部件之間的磨損，降低水泵在啟停中所產(chǎn)生的大量能耗。基于變頻控制技術(shù)的應用，有效的減少了設(shè)備在運行中機械所生成的沖擊力，避免水泵在運行中發(fā)生故障，從根本上延長了水泵的使用壽命。同時，在這樣的運行環(huán)境中，保證了水泵運行的穩(wěn)定性，為煤礦的開采、生產(chǎn)提供充足的水源，為煤礦的發(fā)展提供技術(shù)保障。

3 結(jié)語

綜上所述，在煤礦行業(yè)中，高能耗是其不可避免的缺陷，但是將變頻控制技術(shù)應用在機電中，能夠有效實現(xiàn)節(jié)能的目的。以此為基礎(chǔ)，依據(jù)變頻控制技術(shù)的原理，將其應用在煤礦開采中，使提升機的運行更加平穩(wěn)，充分發(fā)揮了皮帶機能量回饋的功能，同時使通風機能夠結(jié)合實際需求調(diào)整風速，延長了設(shè)備的使用壽命。

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