變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用

張俊寶

（山東東山王樓煤礦有限公司，山東 濟寧 272063）

變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用

張俊寶

（山東東山王樓煤礦有限公司，山東 濟寧 272063）

在煤礦機電設備中運用變頻節能技術，能夠顯著降低大型機械設備的功耗，從而實現能源節約的目的。煤礦機電設備內部采用頻率、高壓不可調的交流電作為電源，通過整流電設備的處理，將電力轉化為變頻狀態下頻率、電壓可調的交流電。使用變頻系統，重點在于優化控制電路回路結構，完善運行指令的反應系統，確保變頻指令控制能夠精準有效。本文從煤礦機電設備中變頻節能技術的運用細節展開討論，提出幾點有利于變頻節能技術順利實現的可行性建議。

變頻節能；煤礦機電設備；工作原理；內部結構

1 在煤礦機電設備中應用變頻節能技術的重要意義

在煤礦機電控制設備中運用變頻節能技術，能夠顯著提高煤礦機電設備的工作效率，從而實現節能的目的。打造煤礦機電變頻節能技術體系，技術人員需要從變頻整體工作原理出發，進行節能系統功能開發的深度分析，以提升變頻技術的運用效果。

提高煤礦機電設備的采煤效率，礦下作業人員應該建立標準化的采煤質量標準化管理系統。建立煤礦作業區檢查結果上報的制度，強化煤礦區安全質量標準化檢查與記錄，對煤礦自查檔案和季度檢查檔案進行深入統計分析。在新的煤炭交易環境中打造常態化的交易模式，地區企業應該引進先進的采煤技術，使用先進的設備提升煤炭開采的效率，保障開采活動的安全性，相關部門應該認真思考如何重新構建煤炭結構體系的創新工作。

2 變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用分析

2.1 煤礦機電調控系統參數分析與功率保障

傳統的煤礦機電調控系統難以滿足現在生產環境的需要，技術人員應該運用新的可調交流電技術，實現對于機電系統運行狀態的調節。在變頻節能技術整體工作體系中，由控制電路板塊發送各種運行指令，對煤礦機電設備的運行狀態進行控制。

通過逆變器的深度轉化，最終實現對于機電系統中頻率和電壓的有效調節。優質的變頻調速電機應該滿足一定的參數技術標準，符合國家相關部門對于采煤機等特種作業設備的技術規定。考核煤礦機電設備采煤機運行狀態的重要指標，就是要分析參數，了解調速電機設備負載率、功率因素和效率之間的關系是否合理。

傳動電機的熱繼保護需要使用復合材料，提升煤礦機電設備核心部件的抗熔化能力。這里的熱繼電器也可以采用電機保護開關來代替，將熱繼電器安裝在電機附近。變頻調速機器的負載率為0%時，其功率因數為0.20，調頻做功的效率為0；變頻調速機器的負載率為25%時，其功率因數為0.5，調頻做功的效率為0.78；變頻調速機器的負載率為50%時，其功率因數為0.77，調頻做功的效率為0.85；變頻調速機器的負載率為75%時，其功率因數為0.85，調頻做功的效率為0.88；變頻調速機器的負載率為100%時，其功率因數為0.89，調頻做功的效率為0.875。

礦下作業人員應該對采礦環境進行整頓，注意控制風井局部巷道變形的問題，解決巷道壁出現的片幫現象，防止出現機電運行故障導致的分路不通問題。

2.2 變頻節能技術的熱繼電器功能開發

由基建隊負責對采煤環境進行整改，防止副井擋車裝置不齊全和未連鎖出現的機電系統故障問題產生。其中，技術人員應該對信號系統進行優化，通過操作臺來控制1井PLC、2井PLC兩個信號系統。在額定電壓6KV，交流電為50HZ的系統中，通過對HD9X四象限狀態下的調速系統聯合應用，實現對于滑動變阻器QF關節進行有效調節。

根據電容震蕩頻率抖動情況，進行波形電路圖的分析，對采煤機的減速機進行優化，通用結構的煤礦機電設備分度頭為100°，編碼儀為100°2′01″，優化之后的新型結構采煤機設備分度頭為100°，編碼儀為100°0′05″。

采用新型的機電設備參數識別技術，能夠顯著提升機械設備的控制靈敏程度。將電機保護開關安放在礦用機械系統的觸點位置，這里的熱繼電器還可以采用電機保護開關代替控制的方法，安裝在電機設備附近。根據編碼儀圖像分析的情況，進行裝機最大功率的控制，煤礦開采場地最大適應采高應該符合工作面長度的設計要求。在整個煤礦電機系統中采用“一拖一”的調速方式，降低機電設備的調速負荷，從而有效降低機電設備過熱的情況產生。

采用熱繼電器感應裝置對供電系統的電流、電壓進行采集和分析，適度調節煤礦系統中的開采方式，確保機器加速生產時出現流量過大的問題燒壞機電設備。

采用熱繼電器運行控制技術，防止煤礦機電設備在空轉或者減速運行時電壓過大問題的產生。通過熱繼電器調節作用，對機電系統的運行參數進行分析，進行設備運轉狀態的調節，能夠顯著降低整個機電系統功能損耗。防止由于電阻調節失當，造成的總功率與運行系統所需動力不匹配的問題。

運行系統總功率的調節設計，需要根據現場的情況作出適當調整，從而實現降低能耗提升工作效率的目的。

2.3 變頻技術的減速機系統優化分析

由于煤礦垮塌事故的頻繁發生，在煤礦開采活動中，使用變頻節能技術顯著提升開采安全性。技術人員應該對現行的變頻技能技術進行整體分析，并且根據節能系統的工作原理進行煤礦開采方案的設計。

采用性能更加突出的減速機，對采煤機的運行狀態進行控制。傳統的煤礦機電設備在變頻處理方面不夠合理，導致采煤機煤斗上升的速度不夠均勻，容易發生傾斜和搖晃。有些采煤機系統的變頻技術不穩定，導致運轉過程中運煤斗出現驟升驟降的問題，對周邊的工作人員造成人身傷害。使用液壓站來控制傳送滾動，將采煤機的線體進行減速控制，才能夠保證采煤活動中運行正常，避免由于牽引不良引發的鋼線劃跑現象產生。

煤礦機電變頻節能技術系統的內部結構比較復雜，我們以使用50HZ的交流電為例，整流用晶體閘管將交流電進行初步處理，并且在逆變器的作用之下，進行任意頻率交流電的轉化。變頻節能技術系統內部中的脈沖發生器，對煤礦機電設備的運轉效果起到了重要影響。對脈沖發生器的功率進行改變，從而優化變頻節能技術的內部做功結構。在變頻系統的整條控制電路中，使用頻率、電壓可調的交流電，在逆變器的做功轉換下，調整煤礦機電設備的輸出波形。

使用變頻減速機系統對采礦機電設備進行性能優化，將逆變器的輸出波形控制為脈沖寬度相等的標準波形，一般為PWM波形，提升煤礦機電設備運行穩定性。

3 國內國外煤礦機電設備性能要點的對比分析

我們分析國內和國外的采煤機主要技術參數，對煤礦機電設備的主要參數進行對比，發現國內的機電設備在裝機功率上與國際先進水平差別不大，但是在機器的最大牽引速度上還存在著顯著的差距。

其中，國內最大的裝機機率為2630kW，最大的適應采煤高度為6.5m，煤礦機械設備適應工作面的長度為300m，機電設備的最大牽引速度為28～30m/min。國外的采煤機電設備在性能上更加優越，國外采煤設備的最大裝機機率為2690kW，最大的適應采煤高度為6.5m，煤礦機械設備適應工作面的長度為450m，機電設備的最大牽引速度為30～32m/min。

綜合分析國內機械和國外機械的技術參數和做功流程，我們發現國內的機電設備電阻過大，機電系統中功率調節系統不夠強。而國外的采煤機設備使用了更加先進的變頻技術，性能更加優良的逆變器能夠進行滑動電阻的電路系統處理。推行煤礦幾點設備的變頻節能技術研究，技術人員應該采用電容震蕩頻率分析法，對電路系統邏輯控制方法進行優化。在波形處理活動中，技術人員應該做好分頻處理工作，顯著提升變阻器的靈敏程度。

4 結語

提升煤礦機電設備的運行效率，防止采煤系統出現的耗能過高問題。技術人員應該使用專業的設備對機電系統的運行狀態進行檢測，及時發現機電系統中存在的問題。采用回路電阻測試儀、繼電保護測試儀和變壓器直流電阻測試儀，對煤礦機電設備的運行進行保障建設，以最低的電阻能量損耗完成采煤任務。

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1671-0711（2016）11（上）-0077-02