試論變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

李秋子

摘要：目前，煤礦企業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)水平越來(lái)越高，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)機(jī)電設(shè)備的需求也越來(lái)越大。在煤礦生產(chǎn)所使用的機(jī)電設(shè)備采用變頻技術(shù)，不僅能耗低，而且操作更加靈活。因此，本文對(duì)變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行探討，分析變頻技術(shù)的基本原理，闡述其在煤礦機(jī)電設(shè)備中的重要作用，對(duì)變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備采煤機(jī)、提升機(jī)、皮帶機(jī)、通風(fēng)機(jī)等設(shè)備中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；煤礦；機(jī)電設(shè)備；煤礦變頻

引言

現(xiàn)階段煤礦規(guī)模呈現(xiàn)出越來(lái)越大的趨勢(shì)，煤礦在開(kāi)采過(guò)程中逐漸開(kāi)始對(duì)微處理器進(jìn)行應(yīng)用，上述處理器性能較高，功率也較大，因此對(duì)電能的使用提出更高要求。變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的有效節(jié)約，同時(shí)設(shè)備的性能也會(huì)在這一過(guò)程中實(shí)現(xiàn)有效的提升，在減少電量使用的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)成本的有效降低，幫助相關(guān)企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)激烈的社會(huì)環(huán)境中取得優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際進(jìn)行煤礦開(kāi)采工作時(shí)必須實(shí)現(xiàn)對(duì)上述情況的充分考慮。

一、變頻技術(shù)的概述

煤礦機(jī)電設(shè)備的設(shè)計(jì)，在符合動(dòng)力學(xué)要求的同時(shí)，還需要充分考慮到機(jī)電設(shè)備運(yùn)行荷載要求，可以滿足煤礦機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)行的同時(shí)，還可以有效提升電能利用效率，運(yùn)用變頻技術(shù)是很有必要的，確保煤礦機(jī)電設(shè)備可以正常運(yùn)行。就變頻技術(shù)來(lái)看，其中集合了電力電子技術(shù)、電機(jī)傳動(dòng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等眾多技術(shù)優(yōu)勢(shì)，技術(shù)綜合性較強(qiáng)。變頻技術(shù)主要是借助半導(dǎo)體元件，工頻電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為其他頻率，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成直流電，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流和電壓的動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保機(jī)電設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。煤礦機(jī)電設(shè)備中運(yùn)用變頻技術(shù)，即運(yùn)用電機(jī)轉(zhuǎn)速和電流頻率的同比增長(zhǎng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備的有效控制和管理，確保煤礦機(jī)電設(shè)備能夠正常運(yùn)行。通過(guò)變頻技術(shù)的運(yùn)用，在保證電機(jī)設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，還可以有效提升機(jī)電設(shè)備運(yùn)行效率，降低電能損耗，提升煤礦企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

二、變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

（一）變頻技術(shù)在提升機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

提升機(jī)在煤礦開(kāi)采中的作用是將設(shè)備、物料、人員從地面輸送到地下，或者把設(shè)備、人員等提升到地面，起到地上與地下的運(yùn)輸作用。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，提升機(jī)每天都需要上下頻繁使用，不同物資的運(yùn)輸對(duì)于速度的要求不同，例如設(shè)備的運(yùn)輸?shù)乃俣纫热藛T運(yùn)輸?shù)乃俣嚷绻家赃\(yùn)輸設(shè)備的速度運(yùn)輸人員會(huì)降低煤礦生產(chǎn)的效率。并且頻繁地上下操作提升機(jī)所消耗的電能非常大。所以引入變頻技術(shù)，控制提升機(jī)上下運(yùn)輸?shù)乃俣龋梢詽M足不同運(yùn)輸?shù)男枨螅瑫r(shí)還可以降低電能的消耗。此外，傳統(tǒng)提升機(jī)在控制上下速度時(shí)會(huì)選擇通過(guò)增減電機(jī)的電阻來(lái)完成速度的變化，這種方式一方面調(diào)節(jié)速度的范圍較小，另一方面調(diào)速的穩(wěn)定性難以保障，極易造成電阻的損壞。而引入變頻技術(shù)，通過(guò)電路程式來(lái)調(diào)節(jié)提升機(jī)的速度，提高了變速的范圍，并能夠提升變速的穩(wěn)定性，這樣還可以延長(zhǎng)提升機(jī)電機(jī)的使用壽命。

（二）變頻節(jié)能技術(shù)在風(fēng)機(jī)設(shè)備中的應(yīng)用

現(xiàn)階段我國(guó)拖動(dòng)風(fēng)機(jī)、泵類以及壓縮機(jī)等設(shè)備用電量在總用電量的一半以上。風(fēng)機(jī)對(duì)于煤礦生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是必不可少的重要設(shè)備，煤礦生產(chǎn)的不同階段對(duì)風(fēng)機(jī)的使用要去有決定作用，對(duì)風(fēng)機(jī)的模式進(jìn)行重復(fù)的變更是應(yīng)對(duì)上述現(xiàn)象的傳統(tǒng)做法，操作繁復(fù)是這種做法的顯著特征，不僅會(huì)在一定程度上給工作人員帶來(lái)更大的工作難度，同時(shí)也是導(dǎo)致風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障的主要原因。部分風(fēng)機(jī)的價(jià)值與意義也不能得到最大限度的發(fā)揮，最終導(dǎo)致煤礦生產(chǎn)成本出現(xiàn)大幅度增加的現(xiàn)象。為實(shí)現(xiàn)對(duì)上述技術(shù)的有效解決，必須在風(fēng)機(jī)中實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻技術(shù)的應(yīng)用，礦井通風(fēng)問(wèn)題也可在這一過(guò)程中得到有效解決。風(fēng)機(jī)性能曲線可對(duì)風(fēng)機(jī)節(jié)能效果進(jìn)行直觀體現(xiàn)，工作人員為實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)性能曲線的改變可對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。將滿足工藝要求作為基礎(chǔ)促使風(fēng)機(jī)高性能的保持。在相同的工頻下，功率呈現(xiàn)出一種大幅度降低的趨勢(shì)。

（三）變頻技術(shù)在皮帶機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

皮帶機(jī)是運(yùn)輸?shù)V車的主要工具，由于礦料的重量大，所以皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)需要大功率的電機(jī)，這樣在皮帶機(jī)啟動(dòng)和停止過(guò)程中，都會(huì)給皮帶機(jī)造成強(qiáng)大的阻力，容易導(dǎo)致皮帶機(jī)的損壞，而且會(huì)加劇皮帶機(jī)皮帶的老化和斷裂。皮帶機(jī)如果采用勻速運(yùn)輸，礦料進(jìn)入皮帶機(jī)傳送和從皮帶機(jī)卸下時(shí)，太快不利于人工的操作，太慢又影響生產(chǎn)效率。引入變頻技術(shù)則可以通過(guò)數(shù)控使皮帶機(jī)根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)速，啟動(dòng)和停止過(guò)程都予以緩沖，降低皮帶機(jī)機(jī)械的磨損，同時(shí)根據(jù)礦料上皮帶機(jī)和下皮帶機(jī)的及時(shí)操作自動(dòng)變頻，使皮帶機(jī)運(yùn)輸更加科學(xué)和人性化。

（四）采煤機(jī)中的變頻技術(shù)

采煤機(jī)是煤礦生產(chǎn)工作的重要組成部分，同時(shí)對(duì)煤礦生產(chǎn)是否可以順利進(jìn)行有決定作用，也就是說(shuō)只要采煤機(jī)出現(xiàn)故障煤礦生產(chǎn)就會(huì)被迫停止。運(yùn)行環(huán)境較為惡劣是采煤機(jī)在工作時(shí)主要面對(duì)的問(wèn)題，因此在實(shí)際對(duì)設(shè)備進(jìn)行選擇時(shí)要滿足質(zhì)量好以及性能優(yōu)等要求。在采煤機(jī)功能不斷完善與加強(qiáng)的同時(shí)，出現(xiàn)故障的可能性以及復(fù)雜性也呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，這對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的安全運(yùn)行有阻礙作用。變頻技術(shù)在對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行解決方面有突出貢獻(xiàn)，因此必須結(jié)合實(shí)際情況合理應(yīng)用。目前，交流傳動(dòng)與控制技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用到采煤機(jī)中，采煤機(jī)由最初的液壓牽引發(fā)展到今天的交流電牽引，同時(shí)隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展變頻器得到大規(guī)模運(yùn)用使啟動(dòng)扭矩提升到額定扭矩的 2 倍。牽引拖動(dòng)分為“一拖一”和“一拖二”兩種，目前主流系統(tǒng)為“一拖一”系統(tǒng)，我國(guó)能量回饋型四象限運(yùn)行的交流變頻調(diào)速技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。變頻調(diào)速技術(shù)的使用解決了傳統(tǒng)采煤機(jī)存在的問(wèn)題，能夠保證采煤機(jī)對(duì)大傾角工作面能夠較大范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩，維持牽引力基本不變，減少安全事故的發(fā)生。

（五）泵中的變頻技術(shù)

泵主要是起到液體輸送作用，有助于在后續(xù)礦區(qū)壓力控制中起到更為重要的作用。以往采礦作業(yè)中，泵長(zhǎng)時(shí)間空轉(zhuǎn)，運(yùn)行負(fù)荷較大，頻繁的啟停除了加劇設(shè)備磨損和老化的同時(shí)，還會(huì)造成嚴(yán)重的能源消耗，埋下一系列安全故障問(wèn)題。而在泵運(yùn)行中運(yùn)用變頻技術(shù)，可以有效提升設(shè)備運(yùn)行效率，盡可能消除設(shè)備中存在的安全隱患，在滿足設(shè)備運(yùn)行的同時(shí)，還可以獲得更加可觀的節(jié)能效果，滿足當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展需要。此外，變頻器在水泵中運(yùn)用，有助于井下液保持在一個(gè)恒定的階段，促使機(jī)電設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（六）在膠帶運(yùn)輸機(jī)中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

煤礦膠帶運(yùn)輸機(jī)一般具有重負(fù)載、大慣量的特點(diǎn)。以往電機(jī)啟動(dòng)采用的軟啟動(dòng)器在控制煤量時(shí)需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行多次啟動(dòng)，這就增加了電機(jī)設(shè)備損壞的概率。通過(guò)引進(jìn)變頻技術(shù)，不管煤炭量變化與否，變頻器都可以使電機(jī)啟閉次數(shù)得以減少，并且其操作更加簡(jiǎn)單，可以增加膠帶的使用壽命；其次，液力耦合器是各皮帶傳送機(jī)軟啟動(dòng)采用的裝置，這會(huì)導(dǎo)致電機(jī)控制失靈，進(jìn)而損壞設(shè)備，通過(guò)引進(jìn)變頻調(diào)節(jié)技術(shù)，就可以有效解決這一問(wèn)題；此外，在變頻器的幫助之下，由于啟動(dòng)電流過(guò)大而造成的電網(wǎng)閘頂事故就可以得到有效預(yù)防，對(duì)于工作人員的安全起到了十分關(guān)鍵的作用。

結(jié)語(yǔ)

煤礦生產(chǎn)常常出現(xiàn)一些安全問(wèn)題，不僅威脅員工們的生命安全，還影響煤礦生產(chǎn)的進(jìn)度.所以要不斷的提高煤礦生產(chǎn)的安全性和生產(chǎn)的效率.就要不斷的引進(jìn)一些新型的技術(shù)，變頻技術(shù)就可以為煤礦的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)解決很多常見(jiàn)的問(wèn)題，值得我們廣泛的應(yīng)用以及不斷的研發(fā). 并要不斷的去完善變頻技術(shù)，使其更好、更高效的為煤礦事業(yè)服務(wù)。

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