變頻技術(shù)在煤礦節(jié)能中的應(yīng)用探討

王雪楓

（東曲礦矸石山治理科排矸隊 山西太原 030200）

引言

在煤礦開采過程中，很多機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)都離不開電動機(jī)的配合。在以往工作中，老式電動機(jī)均為定頻式電動機(jī)。在煤礦開采工作中，定頻式電動機(jī)很難根據(jù)實際生產(chǎn)情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，能源浪費的情況較為嚴(yán)重。變頻技術(shù)的提出，讓電動機(jī)具有了先進(jìn)的調(diào)速方式，也具備了顯著的節(jié)能效果。因此，變頻技術(shù)與采礦設(shè)備的融合也受到了煤礦開采企業(yè)的關(guān)注。

1 變頻調(diào)速技術(shù)在風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

隨著礦井開采深度的增加，巷道也不斷延長。雖然風(fēng)量隨著開采深度的增加沒有明顯的變化，但是對風(fēng)壓的要求卻是不斷增加的。這就需要提高風(fēng)機(jī)的功率來保障礦井的通風(fēng)需求。一般情況下，實際的用風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其額定流量。所以，在生產(chǎn)過程中就需要通過安裝風(fēng)門限流器等方法增加阻力，或者采用放風(fēng)的方式減少流入礦井中的風(fēng)量[1]。

自耦降壓啟動柜是傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)控制設(shè)備。該設(shè)備存在供電網(wǎng)絡(luò)波動較大、電能浪費嚴(yán)重、調(diào)節(jié)精度差等問題。為了解決這些問題，人們開始嘗試用變頻調(diào)速器對風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制。變頻調(diào)速器采用正弦波PWM 方式對電動機(jī)的啟動、加速、減速進(jìn)行控制。該技術(shù)的工作原理是對脈沖列的脈沖寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以改變輸出量和波形的方式獲得按正弦包絡(luò)電壓波輸出值，從而起到對電動機(jī)進(jìn)行控制的作用。相比傳統(tǒng)自耦降壓啟動柜，變調(diào)速器減少了放風(fēng)的步驟，并提高了調(diào)節(jié)精度[2]。

另外，電動機(jī)功率會隨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的降低而降低。當(dāng)風(fēng)量下降20%時，轉(zhuǎn)速也會下降20%，軸功率則能下降50%左右。如果風(fēng)量下降50%，軸功率能下降到額定值的15%左右。可見，變頻調(diào)速技術(shù)在風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用，能夠有效節(jié)約電能。

2 變頻調(diào)速技術(shù)在空壓機(jī)上的應(yīng)用

相對其他礦山生產(chǎn)設(shè)備來說，空壓機(jī)的電機(jī)功率較大。空載（卸載）星—三角啟動方式更適合空壓機(jī)。這種設(shè)備加載和卸載動作時在瞬時間完成的。所以，啟動動作會導(dǎo)致空壓機(jī)內(nèi)有較大的電流。可見，加載和卸載時產(chǎn)生的電流會對設(shè)備本身產(chǎn)生較大沖擊。與此同時，空壓機(jī)內(nèi)部的壓縮氣源也會產(chǎn)生較大波動。長此以往，設(shè)備的磨損承程度會不斷加深，設(shè)備使用壽命也會受到影響[3]。

一般來說，空氣壓縮機(jī)配備的電動機(jī)不能調(diào)速。所以，我們不能通過控制壓力和流量大小來對輸出功率進(jìn)行調(diào)整。由于電機(jī)不能頻繁啟動，這就導(dǎo)致電機(jī)在用氣量較少的時候仍然需要運(yùn)行，電能浪費問題嚴(yán)重[4]。

在空壓機(jī)中融入變頻技術(shù)，能夠通過實現(xiàn)電機(jī)軟起、軟停，并降低啟動過程對設(shè)備產(chǎn)生的沖擊，保證設(shè)備良好的運(yùn)行狀態(tài)。電機(jī)在變頻控制技術(shù)的作用下，能夠根據(jù)用氣量的大小，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，控制空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，保持供氣系統(tǒng)氣壓的穩(wěn)定。從而避免用氣量較少的時候電機(jī)空載運(yùn)行問題的出現(xiàn)，并實現(xiàn)節(jié)能的目的。

3 變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)點

第一，變頻調(diào)速技術(shù)適應(yīng)的電壓范圍較廣。可以在不同電網(wǎng)狀況下工作。變頻調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)了設(shè)備的軟啟動，降低了啟動電流對設(shè)備的沖擊，也減少了大電流對電網(wǎng)的電涌沖擊。通過變頻設(shè)備的調(diào)整，電機(jī)在低速運(yùn)行時的轉(zhuǎn)矩加大，運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)更穩(wěn)定。設(shè)備的使用壽命得到延長。

第二，目前各個企業(yè)使用的變頻技術(shù)，都融合了完善可靠的保護(hù)功能。過載保護(hù)、過壓失速保護(hù)、自動轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償保護(hù)等功能，在很大程度上為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供了保障。

第三，變頻調(diào)速技術(shù)具有較大的調(diào)速范圍，調(diào)速精度相對較高，部分設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)無極調(diào)速。總體的調(diào)節(jié)效率較高。在目前信息可視化技術(shù)的配合下，礦山可以對相應(yīng)的變速調(diào)頻設(shè)備實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，從而降低了礦山人力物力的投入，有助于實現(xiàn)智能化的礦山開采模式[5]。

結(jié)語

綜上所述，變頻調(diào)速技術(shù)在風(fēng)機(jī)和空壓機(jī)上的運(yùn)用，有效地降低了礦山的能源消耗。同理，該技術(shù)也可以用于風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備上。變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用一方面在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下提高了設(shè)備的效率，另一方面也降低了設(shè)備維護(hù)所需的費用。如果能夠在變頻調(diào)速設(shè)備上加裝遠(yuǎn)程感應(yīng)控制系統(tǒng)，更能實現(xiàn)礦山對設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)視與調(diào)控，從而起到及時了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的作用。無論是礦山管理者還是技術(shù)人員，都需要通過不斷完善自己以及積極了解先進(jìn)技術(shù)，對現(xiàn)有的開采技術(shù)進(jìn)行改革創(chuàng)新，從而促進(jìn)行業(yè)的不斷發(fā)展。