變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

句建雷

摘要：自21世紀(jì)以來，我國電子技術(shù)以及信息技術(shù)得到了廣泛發(fā)展和提高，煤礦機(jī)電設(shè)備技術(shù)也得到了空前發(fā)展。煤礦企業(yè)主要依靠的是機(jī)械化生產(chǎn)作業(yè)，對此，煤礦的生產(chǎn)成本多數(shù)為能源消耗成本，在煤礦企業(yè)生產(chǎn)運作的過程當(dāng)中，借助交流電機(jī)變頻技術(shù)可以大力實現(xiàn)機(jī)電設(shè)備能耗的降低，進(jìn)而為煤礦企業(yè)降低生產(chǎn)作業(yè)成本，提升煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。基于此，文中首先分析了變頻技術(shù)的概念及其發(fā)展原理，其次，就變頻技術(shù)在煤礦機(jī)、皮帶機(jī)、通風(fēng)機(jī)、排水泵中的應(yīng)用進(jìn)行了深入分析，旨在提高變頻技術(shù)的使用效果基礎(chǔ)之上，為煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長帶來一定的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；設(shè)備應(yīng)用；煤礦機(jī)電設(shè)備

中圖分類號：TM921 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6487 （2018） 01-0085-02

O 引言

在科技發(fā)展的作用力下，變頻技術(shù)的使用在工業(yè)發(fā)展中逐漸凸顯出其重要地位。變頻技術(shù)的主要作用是改變電源頻率，降低能源消耗。變頻技術(shù)的使用一方面可以大力改進(jìn)煤礦企業(yè)的節(jié)能操作，另一方面還能提升煤礦設(shè)備的技術(shù)應(yīng)用水平。本文針對變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的具體應(yīng)用進(jìn)行了深入分析和介紹，繼而為煤礦企業(yè)節(jié)能降耗和技術(shù)提升帶來有價值的參考。

1 變頻技術(shù)定義

變頻技術(shù)指的是將直流電逆變成不同頻率的交流電，是一項可以改變電流頻率的技術(shù)，變頻器是由鍵盤、電源板、控制主板以及電機(jī)等器件所構(gòu)成，在這幾種器件的相互配合下，讓變頻器改變原本的電流頻率，從而轉(zhuǎn)變成為不同頻率的交流電。在以往的電氣設(shè)備中，電流頻率是固定且無法改變的，這樣不僅會損毀電器設(shè)備的使用壽命，還消耗了大量的電能，隨著科學(xué)的進(jìn)步發(fā)展，變頻技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來越廣，不論是工業(yè)設(shè)備還是家用電器，都會有變頻技術(shù)的使用，變頻技術(shù)也可以很好地改善上述幾種問題，可以根據(jù)生產(chǎn)需求來適當(dāng)調(diào)節(jié)設(shè)備，進(jìn)而讓電器設(shè)備技術(shù)含量越來越高[1]。

2變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，目前開始將變頻技術(shù)廣泛運用到煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域中，其能夠促使能源消耗得到有效降低，還具有較高的環(huán)保效益。且操作難度不大，借助于先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)，就可以遠(yuǎn)程控制各個設(shè)備。

2.1 變頻技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用

在煤礦開采中，提升機(jī)發(fā)揮著十分重要的作用，提升機(jī)可以運輸開采人員到相應(yīng)的位置，還可以向工作地點運輸需要的各種開采工具和開采設(shè)備。開采出來的煤炭，在向地面運輸時，也需要利用提升機(jī)來完成。因此，要想提升開采工作的效率，就需要不斷優(yōu)化提升機(jī)的整體性能。調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的提升機(jī)主要借助于轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速來調(diào)節(jié)速度，結(jié)合轉(zhuǎn)子串接電阻值和機(jī)械閘的操作，來控制速度，滿足相關(guān)要求。但是，這種方式需要耗費大量的電力，且很容易磨損閘瓦，操作人員很容易出現(xiàn)問題，不容易保證其安全性和可靠性。同時，這種調(diào)速方式屬于有級調(diào)速，會有較強(qiáng)的機(jī)械沖擊發(fā)生于加速或者減速過程中，這樣就影響到系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，同時，維修工作量也會大大增加，提升機(jī)使用壽命遭到縮短。而變頻調(diào)速則不需要操作制動閘，只需要對電機(jī)定子電源頻率進(jìn)行改變，就可以有效控制速度。因為有正相關(guān)關(guān)系存在于電機(jī)功率和電源頻率之間，那么對電源頻率進(jìn)行改變，不僅可以控制速度，電能資源也可以得到有效節(jié)約，根據(jù)測試表明，節(jié)約幅度可以超過35%。此外，變頻調(diào)速技術(shù)的運用，還可以連續(xù)改變頻率，無級調(diào)速得到實現(xiàn)，最小頻率狀況下，也可以輸出最大轉(zhuǎn)矩，這樣就最大限度減少了慣性帶來的電氣與機(jī)械沖擊，使系統(tǒng)整體運行平穩(wěn)[2]。

2.2變頻技術(shù)在皮帶機(jī)中的應(yīng)用

皮帶機(jī)在煤礦生產(chǎn)中通過電機(jī)產(chǎn)生動力牽動皮帶運轉(zhuǎn)，將皮帶上礦料以皮帶運輸。皮帶運轉(zhuǎn)依靠滾筒、皮帶摩擦力，在皮帶機(jī)啟動時需要足夠的電流才能使皮帶運轉(zhuǎn)，因此在啟動過程中會占用很大功率，不利于降低能源消耗目標(biāo)的實現(xiàn)。國內(nèi)大部分的煤礦皮帶機(jī)以液力耦合器實現(xiàn)皮帶機(jī)軟啟動。因為啟動時會產(chǎn)生較大的電機(jī)電流，導(dǎo)致電路電壓不穩(wěn)定，很容易損壞皮帶。此外，因為會有大量熱量產(chǎn)生于耦合器工作過程中，這樣就顯著提升了機(jī)器內(nèi)部的油溫，機(jī)械磨損遭到加劇，威脅機(jī)器設(shè)備使用安全。通過將變頻技術(shù)運用到皮帶機(jī)中，設(shè)備軟啟動功能得到實現(xiàn)，可以促使設(shè)備更加穩(wěn)定的運行和起停。相對傳統(tǒng)的耦合器來說，大大提高了能源的利用效率，有效地減少了能源的消耗。與此同時，還大大節(jié)約了設(shè)備維護(hù)修理的費用，能夠切實保障煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3變頻技術(shù)在水泵中的應(yīng)用

水流量對于煤礦的正常開采，也會產(chǎn)生較大的作用，過去往往通過調(diào)節(jié)水泵的閥門，來實現(xiàn)水流量調(diào)節(jié)的目的。但這種模式容易對水泵電機(jī)工作的持續(xù)性和穩(wěn)定性造成影響，很容易導(dǎo)致各類故障問題的出現(xiàn)。那么，就需要積極運用變頻技術(shù)。實踐表明，通過變頻技術(shù)的運用，排水量不變情況下，可以顯著降低水泵的電機(jī)功率和電流。借助于變頻技術(shù)能夠?qū)λ闷鹜Ｗ杂煽刂疲Y(jié)合工作需求，來對電機(jī)轉(zhuǎn)速科學(xué)控制，這樣水泵的空轉(zhuǎn)時長就得到了有效減少，設(shè)備起停次數(shù)減少，能源資源得到有效節(jié)約。同時，還可以有效降低水泵電機(jī)設(shè)備的損壞，顯著提升其耐久度，水泵維護(hù)次數(shù)和成本得到降低，延長了水泵電機(jī)設(shè)備的使用壽命。

2.4變頻技術(shù)在風(fēng)機(jī)設(shè)備中的應(yīng)用

調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，目前拖動風(fēng)機(jī)、泵類、壓縮機(jī)等設(shè)備耗費了大量的電力，且和國外對比，風(fēng)機(jī)泵類具備較低的工作效率。要知道，在煤礦生產(chǎn)中，風(fēng)機(jī)發(fā)揮著十分重要的作用，且不同生產(chǎn)階段內(nèi)風(fēng)機(jī)發(fā)揮著不同的功能，過去不同階段內(nèi)需要對風(fēng)機(jī)模式重復(fù)變更，這樣就增加了操作難度和工作量，同時，風(fēng)機(jī)疲勞也很容易加劇，增大故障的發(fā)生幾率；此外，本種模式下，還很可能會閑置部分風(fēng)機(jī)，影響到設(shè)備的使用效率，增加成本。針對這種情況，就需要將變頻技術(shù)運用到風(fēng)機(jī)中，以便促使不同生產(chǎn)階段內(nèi)的礦井通風(fēng)需求得到有效保障。在變頻調(diào)節(jié)下，風(fēng)機(jī)有更為顯著的節(jié)能效果，工作人員只需要對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，就可以實現(xiàn)性能曲線改變的目的；工藝要求不僅可以得到滿足，還可以促使風(fēng)機(jī)時刻保持高效運行的狀態(tài)，顯著降低了風(fēng)機(jī)運行的功率。

在煤礦開采作業(yè)中，通風(fēng)機(jī)起著舉足輕重的作用，能夠為井下作業(yè)的人員提供充足的氧氣，保證煤礦開采人員的安全。因為煤礦開采作業(yè)的工作量比較大，作業(yè)人員需要長時間的待在井下作業(yè)，因襲通風(fēng)系統(tǒng)要一直運轉(zhuǎn)，并隨著開采深度的不斷增大而不斷增大。通風(fēng)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)速度越快，其消耗的能量就會越多。且通風(fēng)機(jī)在啟動的過程中同樣需要耗費大量的電流，對電網(wǎng)設(shè)備造成摩擦和損壞，而通過變頻技術(shù)的使用，則可以有效控制通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，促使電能消耗得到減少，同時通風(fēng)軟啟動功能得到實現(xiàn)，促使風(fēng)機(jī)的使用壽命得到有效延長。

2.5變頻節(jié)能技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

在煤礦生產(chǎn)過程中，如果采煤機(jī)無法正常運行，將會直接終止煤礦生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)。因為采煤機(jī)要在十分惡劣的環(huán)境下運行，因此選擇的設(shè)備就需要具備優(yōu)越性能和良好質(zhì)量。近些年來，雖然有效增強(qiáng)了采煤機(jī)的整體功能，但卻更容易出現(xiàn)各類故障，影響到企業(yè)生產(chǎn)的安全性。而通過運用變頻技術(shù)，則可以有效解決這個問題。現(xiàn)階段，采煤機(jī)已經(jīng)開始運用交流傳動和控制技術(shù)，采煤機(jī)牽引力也由交流電替代了以前的液壓，同時開始大范圍的運用變頻器，這樣顯著提升了啟動扭矩。研究發(fā)現(xiàn)，一般有一拖一和一拖二兩種牽引拖動模式，一拖一系統(tǒng)運用較為廣泛，我國經(jīng)過不斷的革新發(fā)展，目前能量回饋型四象限運行的交流變頻調(diào)速技術(shù)日趨成熟。實踐表明，通過運用變頻調(diào)速技術(shù)，傳統(tǒng)采煤機(jī)的各項問題得到了有效解決，在大傾角工作面作業(yè)時，能夠?qū)Σ擅簷C(jī)的制動力矩有效調(diào)整，且不需要改變牽引力，安全事故的發(fā)生幾率得到了有效的降低。

3 結(jié)束語

在現(xiàn)代的煤礦開采工作中，需要大量的機(jī)械設(shè)備應(yīng)用，而現(xiàn)代設(shè)備需要大量的電力支持，為了更好的利用電力，減少消耗，一方面迎合我國可持續(xù)發(fā)展理念，另外一方面也對于經(jīng)濟(jì)效益有所幫助。煤礦行業(yè)為了更好的幫助自身得到發(fā)展，更加需要對變頻技術(shù)有所認(rèn)識，合理的應(yīng)用該項技術(shù)，幫助自身得到更好的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1] 張和平.變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用分析[J].技術(shù)與市場，2015 （5）：169+171.

[2] 溫勇.煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用分析[J].河南科技，2013 （15）：117 118

[3] 田樹河，試論變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2017 （12）：52-53.