煤礦機(jī)電設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

（山西省大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司四老溝礦 山西 037028）

隨著我國(guó)改革開(kāi)放的不斷深入，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也日益激烈，提高煤炭開(kāi)采效率是現(xiàn)階段煤礦資源開(kāi)采面臨的重要問(wèn)題。降低企業(yè)的開(kāi)采成本，進(jìn)而擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益也是企業(yè)一直在追尋的目標(biāo)。而煤礦機(jī)電設(shè)備作為開(kāi)采過(guò)程中的大型設(shè)施，更要不斷進(jìn)行技術(shù)革新才能實(shí)現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化的目標(biāo)，也更能滿(mǎn)足實(shí)際煤礦生產(chǎn)的需求。除此之外，煤礦機(jī)電設(shè)備的變頻節(jié)能技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)資源的節(jié)約、環(huán)境的保護(hù)，更加符合現(xiàn)代化的生產(chǎn)模式，是構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的重要舉措。

1.變頻節(jié)能技術(shù)的相關(guān)概述

變頻節(jié)能技術(shù)主要是將設(shè)備運(yùn)行需要的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，再將直流電進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成不同頻率的交流電或者直流電來(lái)逆轉(zhuǎn)換成多種頻率的交流電，這是一種全新的技術(shù)手段，也是需要不斷探索完善的技術(shù)。除此之外，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生電能的變化，反而只存在電流頻率的變化。這種變頻技術(shù)就可以很好的滿(mǎn)足交流電電機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的要求，同時(shí)還會(huì)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)控制器的敏感監(jiān)測(cè)，可以有效的達(dá)到控制電流頻率的效果，真正做到了功率變化隨礦物質(zhì)量改變的目標(biāo)，這也能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。對(duì)于變頻節(jié)能技術(shù)原理來(lái)說(shuō)，主要是煤礦機(jī)電設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)不同功率的工作要求。因此，為了讓電機(jī)提供的功率和實(shí)際運(yùn)輸所需要的功率達(dá)到一致，這就需要變頻技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際操作過(guò)程中，可以利用半導(dǎo)體元件來(lái)將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，進(jìn)而利用張力變送器將張力轉(zhuǎn)換成4-20mA的直流電，產(chǎn)生的電流會(huì)當(dāng)做是模擬信號(hào)進(jìn)而傳輸給張緊設(shè)備，同時(shí)還能進(jìn)行自動(dòng)放大或者補(bǔ)償電流模擬信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸帶和繩阻之間的摩擦阻力偏差值校正，可以真正實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的控制和轉(zhuǎn)化。不僅如此，張力控制還有較強(qiáng)的敏感度，這個(gè)特點(diǎn)就可以幫助設(shè)備在極少的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)張力調(diào)節(jié)的反應(yīng)，還能進(jìn)一步保障張力控制的準(zhǔn)確度和有效性。

2.煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題

隨著我國(guó)人口的不斷增加，資源消耗也十分迅速，尤其是煤炭資源的消耗非常明顯。但是，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)煤礦生產(chǎn)行業(yè)所應(yīng)用的開(kāi)采技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了全新的升級(jí)，整個(gè)煤炭產(chǎn)業(yè)也實(shí)現(xiàn)了新的革新和發(fā)展。即使如此，但是供需關(guān)系的不平衡和人們對(duì)資源的浪費(fèi)都造成了我國(guó)煤炭資源的快速減少。雖然我國(guó)是煤炭資源擁有大國(guó)，但還是面臨著資源匱乏的危險(xiǎn)。而煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用就可以很好的解決這一問(wèn)題。

(1)存在嚴(yán)重的電能浪費(fèi)問(wèn)題

在很多煤礦企業(yè)中，都存在設(shè)備選型方面大馬拉小車(chē)的問(wèn)題，這就很容易造成電能的浪費(fèi)，而且運(yùn)行效率也比較低下。對(duì)于煤炭生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，由于工作的特殊性，大部分設(shè)備會(huì)在地下的礦井進(jìn)行，因此企業(yè)的電耗非常大，而且在開(kāi)采過(guò)程中的壓氣、通風(fēng)、排水以及提升都需要大量的電能消耗才能完成，這些通常會(huì)占到總耗能的三分之一，甚至達(dá)到煤礦用電量的百分之三十。如果還是應(yīng)用傳統(tǒng)的閥門(mén)或者擋風(fēng)板進(jìn)行調(diào)節(jié)，那么就會(huì)消耗很多的能源。但是如果選擇應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，就可以節(jié)省百分之二十到百分之五十的電能消耗，對(duì)比十分明顯。

(2)煤礦機(jī)電設(shè)備威脅電網(wǎng)運(yùn)行

通常來(lái)說(shuō)，煤礦機(jī)電設(shè)備的電機(jī)運(yùn)行負(fù)荷都比較大，啟動(dòng)也需要大量的電流和時(shí)間，這些都會(huì)影響到設(shè)備絕緣強(qiáng)度，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)燒毀大功率的電動(dòng)機(jī)器，從而威脅到整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行。除此之外，礦井機(jī)電設(shè)備在冷的情況下啟動(dòng)也比較困難，還很容易造成機(jī)械方面的損傷，這不僅會(huì)增加設(shè)備的維修成本，還會(huì)影響到整個(gè)煤礦開(kāi)采的進(jìn)度和安全。另外，由于技術(shù)比較傳統(tǒng)，很多控制的手段也比較單一，自動(dòng)化程度和實(shí)時(shí)性都需要加強(qiáng)。

(3)故障方面的問(wèn)題

影響煤礦電機(jī)設(shè)備功能的正常發(fā)揮，其中一項(xiàng)重要的原因就是故障問(wèn)題。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)煤炭的需求逐年攀升，有很多煤礦開(kāi)采企業(yè)甚至?xí)?4h都在進(jìn)行生產(chǎn)，很多煤礦機(jī)電設(shè)備也是全天運(yùn)行。在這種高強(qiáng)度的運(yùn)行情況下，如果不對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)、合理的維護(hù)和修理很容易出現(xiàn)故障，甚至還會(huì)造成設(shè)備的損壞。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，采煤設(shè)備主要是采煤機(jī)和掘進(jìn)機(jī)等，一些高強(qiáng)度的作業(yè)就很容易造成機(jī)器的短路。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，整個(gè)生產(chǎn)進(jìn)度都會(huì)受到影響，并且采煤的功能也會(huì)降低，另外消耗的電量也會(huì)迅速增加，甚至?xí)黾觾杀兜饺兜挠秒娏俊２粌H如此，這些問(wèn)題都是煤礦在開(kāi)采過(guò)程中的常見(jiàn)現(xiàn)象，這些也是煤礦企業(yè)需要重視的地方。

3.煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

隨著煤炭貿(mào)易在國(guó)內(nèi)外的迅速發(fā)展，煤炭資源的需求逐漸擴(kuò)大。變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用可以有效的降低煤礦機(jī)電設(shè)備的能源消耗量，還能進(jìn)一步增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高使用周期，也直接降低了機(jī)電設(shè)備的維修成本。將經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益結(jié)合起來(lái)才能為社會(huì)創(chuàng)造更大的財(cái)富，煤炭行業(yè)的發(fā)展也能實(shí)現(xiàn)良好的循環(huán)，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的社會(huì)目標(biāo)。

(1)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

技術(shù)是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的重要推動(dòng)力。隨著時(shí)代的發(fā)展，人們的需求和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著密切的關(guān)聯(lián)。并且在工業(yè)化的不斷發(fā)展中，越來(lái)越多的先進(jìn)技術(shù)被研發(fā)，尤其是在煤礦機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用中，變頻節(jié)能設(shè)備不僅具有節(jié)能的特點(diǎn)，還能提高煤礦生產(chǎn)的效率，促進(jìn)企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。而變頻節(jié)能技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用也是比較普遍的。在傳統(tǒng)采煤機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中通常會(huì)使用“一拖二”的形式，逐漸發(fā)展成“一拖一”。而且我國(guó)能量回饋型四象限運(yùn)行的交流變頸調(diào)速采煤系統(tǒng)也早就處于世界的領(lǐng)先地位，國(guó)產(chǎn)電牽引采煤機(jī)的行走功率也達(dá)到了最大2×110kW，變頻器電壓也可以達(dá)到380V，這樣就可以很好的實(shí)現(xiàn)額定轉(zhuǎn)速下的恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速，還可以將額定轉(zhuǎn)速以上的恒定功率調(diào)速及兩臺(tái)變頻器之間的主從控制和轉(zhuǎn)矩平衡。將變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到采煤機(jī)中可以很好的控制機(jī)器，實(shí)現(xiàn)操作方便、速度可調(diào)節(jié)的目標(biāo)。

(2)在提升機(jī)中的應(yīng)用

同時(shí)，變頻技術(shù)還可以應(yīng)用到提升機(jī)當(dāng)中，這種技術(shù)手段也符合提升機(jī)的需求。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用還能提升這種機(jī)器的應(yīng)用價(jià)值。并且，它還能發(fā)揮很多的作用。

首先，變頻節(jié)能技術(shù)在提升機(jī)中的作用可以讓高壓電路和低壓控制電路之間的通訊更為方便，并且通過(guò)光纖運(yùn)輸還可以實(shí)現(xiàn)氣電隔離的功能，這也能進(jìn)一步提高用電的安全性。除此之外，提升機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的加強(qiáng)，尤其是在抗干擾能力上。

其次，PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤進(jìn)行的監(jiān)控和定位，進(jìn)而控制整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程，這樣就能實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)各方面的優(yōu)化。當(dāng)然，人們?cè)谑褂迷O(shè)備時(shí)也會(huì)更加的方便、快捷，從而提高生產(chǎn)效率。變頻技術(shù)的應(yīng)用可以很好的滿(mǎn)足當(dāng)下人們采煤的需求，也更加符合節(jié)能型社會(huì)的發(fā)展。

(3)在皮帶運(yùn)輸機(jī)中的應(yīng)用

在皮帶運(yùn)輸機(jī)中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用也具有極高的應(yīng)用價(jià)值。在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，皮帶運(yùn)輸機(jī)是不可缺少的運(yùn)輸設(shè)備，因此對(duì)運(yùn)輸技術(shù)也有著較高的要求。而變頻節(jié)能技術(shù)就可以帶來(lái)很好的使用效果，還可以提高設(shè)備的性能，健全運(yùn)輸機(jī)的功能。不僅如此，皮帶運(yùn)輸機(jī)主要是將井下挖好的煤炭運(yùn)輸?shù)降厣希渲兄饕且揽科У哪Σ翣恳饔茫@也是皮帶運(yùn)輸機(jī)的工作原理。與傳統(tǒng)的運(yùn)輸工具相比，應(yīng)用了變頻節(jié)能技術(shù)的皮帶運(yùn)輸機(jī)就有很大的優(yōu)勢(shì)，它可以采用變頻技術(shù)來(lái)解決以前經(jīng)常出現(xiàn)的皮帶斷裂、軟化的現(xiàn)象，進(jìn)一步提高工作性能。不僅如此，變頻節(jié)能技術(shù)還能夠減少皮帶運(yùn)輸中的發(fā)熱現(xiàn)象，減少電流的波動(dòng)，從而還能提高皮帶運(yùn)輸機(jī)的使用壽命。變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用可以很好的提高煤炭的生產(chǎn)效率，在各個(gè)方面也能發(fā)揮出很好的效果。除此之外，隨著人們對(duì)節(jié)能環(huán)保的重視，變頻節(jié)能技術(shù)就可以很好的達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤礦機(jī)電設(shè)備中的變頻節(jié)能技術(shù)是煤礦開(kāi)采企業(yè)縮減成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑，也是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙贏的有效方式。雖然目前煤礦機(jī)電設(shè)備中的變頻節(jié)能技術(shù)還沒(méi)完全普及，但是其低消耗、安全性的優(yōu)勢(shì)可以促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展，與生態(tài)的保護(hù)達(dá)到雙贏的結(jié)果。除此之外，將變頻節(jié)能技術(shù)和煤礦開(kāi)采結(jié)合到一起，還能有效的提高設(shè)備的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，這也有利于降低對(duì)設(shè)備的保養(yǎng)和維修成本，促進(jìn)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。