多種煤礦機電設備中變頻技術的應用研究

摘 要 目前，國內大部分煤礦都實現了機械化生產，這使得煤礦井下的機電設備大幅度增多，為了實現提高工作效率、節能降耗的目標，有必要在煤礦各種機電設備中應用變頻技術。基于此點，文章就變頻技術在煤礦多種機電設備中的應用展開研究。

關鍵詞 煤礦；機電設備；變頻技術；節能

中圖分類號：TD63 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0122-01

1 變頻技術概述

所謂的變頻實質上就是通過對供電頻率進行改變，來達到節能降耗的目標。變頻器是變頻技術的核心，其能夠對供電頻率進行轉換，從而實現電動機運轉速率的自動調節。同時，變頻器還能使電源電壓的適應范圍顯著增大，這有效解決了電網電壓不穩導致設備運行效率不高的問題。具體而言，通過改變交流電頻的方式實現對交流電有效控制的技術即變頻技術。近年來，隨著科學技術的不斷發展和完善，變頻技術也獲得了長足進步，這使其應用范圍越來越廣，借助變頻器進行變頻控制能夠達到以下目的。

1）節能。相關試驗結果表明，通過變頻器進行調速可以比傳統電磁調速節省電能25%～80%，其節能優勢非常明顯；

2）調速。在常規的三相異步電動機上加裝變頻裝置后，便可以實現調速功能，由此可對電動機的轉速進行任意調節；

3）軟啟動。眾所周知，對機電設備進行硬啟動有可能造成設備損壞的后果，而應用變頻技術之后，可以實現對設備的軟啟動，這極大程度地減少了啟動過程對設備的危害，進一步延長了設備的使用壽命。

由于大部分煤礦機電設備常常在滿載負荷的條件下長時間運行，而設備的動力設計并未考慮到這一因素，為使設備既能夠滿足工作動力要求，又能節省能源，便需要在設備的實際使用過程中融入變頻技術。煤礦機電設備中的變頻技術主要是利用電動機轉速與電流頻率間的同比增長關系，以改變電流頻率的方式，對機電設備進行有效控制，其最終目的是提高電動機的工作效率，并降低能耗。

2 變頻技術在煤礦多種機電設備中的應用研究

1）變頻技術在井下提升系統中的應用。煤礦采掘作業過程中，提升系統是不可獲取的重要組成部分之一，其主要作用是安全輸送作業人員和礦料到指定的位置。由于煤礦井下提升設備具有速度變化復雜、啟停頻繁等特點，采用傳統的調速裝置電阻消耗較大，容易引起設備發熱，并且提升設備下降時還需要額外的制動電源，這在一定程度上增大了電能消耗，也對作業安全構成了一定的威脅。為了解決這些問題，可以將變頻技術引入到井下提升設備中，這樣一方面能夠使提升機實現平穩、安全加速和減速，另一方面還能增強設備本身的安全性能。同時還能減少電路中繼電器的使用數量，維修成本隨之顯著降低。大量的實踐表明，應用變頻技術后，提升機的安全性大幅度提高，有效減少了機械設備的不必要磨損，大幅度延長了設備的使用年限。

2）在排水泵中的應用。在煤礦井下，排水泵肩負著排水的重要任務，其對于確保煤礦的安全生產意義重大。通常情況下，在雨季、修建新井、不同生產時期礦井的涌水量均不相同，而排水量的調節一般都是以實際涌水量為依據，并以最大涌水量確定排水泵型號。正因如此，使得排水泵常常會出現功率不足的情況，從而導致排水效果無法滿足實際需求，同時還造成了大量的電能浪費。在礦井排水泵中應用變頻技術，能夠使水泵的運行頻率獲得極大程度地改善，還可根據井下實際涌水量調節電動機轉速，由此便可滿足排水要求，有效解決了因電動機功率不足導致的各種問題。實踐表明，應用變頻技術之后的排水泵，可節約30%左右的電能。

3）在采掘設備中的應用。煤礦井下的采煤設備具有啟停頻繁的特點，從而要求變頻器應當能夠進行四象限工作，這樣一來整流電路便可以借助變頻器將全波整流橋調整為可控整流橋。當電機處于電動狀態時，四象限與兩象限的變頻器在工作上基本不存在差異，而當電機處于發電狀態時，四象限變頻器中的逆變電路會隨之演變成整流電路，這有利于電機發出的電量更好地被電網利用。將四象限變頻調速器合理應用于采煤機中，能夠使設備在較大范圍內對傾角工作面進行調節，并將牽引速度始終維持在一個水平線上，設備不會出現滑車等情況，這種結構不但簡單，而且還易于操作。

4）在通風系統中的應用。煤礦井下的作業環境比較惡劣，既有瓦斯氣體，又有粉塵，所以通風系統在煤礦井下具有至關重要的作用。通常情況下，進行采掘作業的過程中，風機需要始終保持運轉狀態，這不但能夠為井下作業人員提供呼吸條件，而且還能排出各種有害氣體。現階段，隨著礦井采掘深度的不斷增加，風機設備運轉所需要的電能也越來越大，為了減低能耗，應當按照實際需要對風機的功率進行調節。變頻技術的應用，可以對風機進行有效的控制，不但能夠降低設備負荷及能耗，還能降低風機的運轉速度，有利于延長風機設備的使用壽命。

5）在皮帶輸送機中的應用。在煤礦井下開采作業中，皮帶輸送機主要負責運送煤炭。國內大部分煤礦井下的皮帶輸送機采用的都是交流電動機工頻拖動，這種傳輸方式的效率相對較低，加之煤炭過多容易導致液壓耦合器損壞。將變頻技術應用到皮帶輸送機之后，不但能夠節約電能，而且還能使設備具備軟啟動動能，有效減輕了皮帶傳輸過程的磨損，延長了設備的使用壽命。同時加裝變頻器后，電動機產生出來的多余電力可輸送給電網，有效降低了輸送機的熱力損耗。

3 結論

總而言之，在煤礦實現機械化生產的同時，機電設備成為不可或缺的組成部分，變頻技術的應用，不但能夠使機電設備的轉動速度獲得控制，而且還能有效降低設備磨損，大幅度節約了維修成本，給企業創造了巨大的經濟效益。在未來一段時期，應當加大對變頻技術的研究力度，使其能夠更好地為煤礦生產服務。這對于促進我國煤礦產業的發展具有非常重要的現實意義。

參考文獻

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作者簡介

王軍（1981-），男，安徽肥東人，主要從事煤礦機電設備的研究。endprint