變頻技術在煤礦機電設備中的應用

句建雷

摘要：自21世紀以來，我國電子技術以及信息技術得到了廣泛發展和提高，煤礦機電設備技術也得到了空前發展。煤礦企業主要依靠的是機械化生產作業，對此，煤礦的生產成本多數為能源消耗成本，在煤礦企業生產運作的過程當中，借助交流電機變頻技術可以大力實現機電設備能耗的降低，進而為煤礦企業降低生產作業成本，提升煤礦企業的經濟收益。基于此，文中首先分析了變頻技術的概念及其發展原理，其次，就變頻技術在煤礦機、皮帶機、通風機、排水泵中的應用進行了深入分析，旨在提高變頻技術的使用效果基礎之上，為煤礦企業的經濟增長帶來一定的現實意義。

關鍵詞：變頻技術；設備應用；煤礦機電設備

中圖分類號：TM921 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6487 （2018） 01-0085-02

O 引言

在科技發展的作用力下，變頻技術的使用在工業發展中逐漸凸顯出其重要地位。變頻技術的主要作用是改變電源頻率，降低能源消耗。變頻技術的使用一方面可以大力改進煤礦企業的節能操作，另一方面還能提升煤礦設備的技術應用水平。本文針對變頻技術在煤礦機電設備中的具體應用進行了深入分析和介紹，繼而為煤礦企業節能降耗和技術提升帶來有價值的參考。

1 變頻技術定義

變頻技術指的是將直流電逆變成不同頻率的交流電，是一項可以改變電流頻率的技術，變頻器是由鍵盤、電源板、控制主板以及電機等器件所構成，在這幾種器件的相互配合下，讓變頻器改變原本的電流頻率，從而轉變成為不同頻率的交流電。在以往的電氣設備中，電流頻率是固定且無法改變的，這樣不僅會損毀電器設備的使用壽命，還消耗了大量的電能，隨著科學的進步發展，變頻技術的應用范圍也越來越廣，不論是工業設備還是家用電器，都會有變頻技術的使用，變頻技術也可以很好地改善上述幾種問題，可以根據生產需求來適當調節設備，進而讓電器設備技術含量越來越高[1]。

2變頻技術在煤礦機電設備中的應用

調查研究發現，目前開始將變頻技術廣泛運用到煤礦生產領域中，其能夠促使能源消耗得到有效降低，還具有較高的環保效益。且操作難度不大，借助于先進的計算機技術，就可以遠程控制各個設備。

2.1 變頻技術在提升機中的應用

在煤礦開采中，提升機發揮著十分重要的作用，提升機可以運輸開采人員到相應的位置，還可以向工作地點運輸需要的各種開采工具和開采設備。開采出來的煤炭，在向地面運輸時，也需要利用提升機來完成。因此，要想提升開采工作的效率，就需要不斷優化提升機的整體性能。調查研究發現，傳統的提升機主要借助于轉子串接電阻調速來調節速度，結合轉子串接電阻值和機械閘的操作，來控制速度，滿足相關要求。但是，這種方式需要耗費大量的電力，且很容易磨損閘瓦，操作人員很容易出現問題，不容易保證其安全性和可靠性。同時，這種調速方式屬于有級調速，會有較強的機械沖擊發生于加速或者減速過程中，這樣就影響到系統運行的穩定性，同時，維修工作量也會大大增加，提升機使用壽命遭到縮短。而變頻調速則不需要操作制動閘，只需要對電機定子電源頻率進行改變，就可以有效控制速度。因為有正相關關系存在于電機功率和電源頻率之間，那么對電源頻率進行改變，不僅可以控制速度，電能資源也可以得到有效節約，根據測試表明，節約幅度可以超過35%。此外，變頻調速技術的運用，還可以連續改變頻率，無級調速得到實現，最小頻率狀況下，也可以輸出最大轉矩，這樣就最大限度減少了慣性帶來的電氣與機械沖擊，使系統整體運行平穩[2]。

2.2變頻技術在皮帶機中的應用

皮帶機在煤礦生產中通過電機產生動力牽動皮帶運轉，將皮帶上礦料以皮帶運輸。皮帶運轉依靠滾筒、皮帶摩擦力，在皮帶機啟動時需要足夠的電流才能使皮帶運轉，因此在啟動過程中會占用很大功率，不利于降低能源消耗目標的實現。國內大部分的煤礦皮帶機以液力耦合器實現皮帶機軟啟動。因為啟動時會產生較大的電機電流，導致電路電壓不穩定，很容易損壞皮帶。此外，因為會有大量熱量產生于耦合器工作過程中，這樣就顯著提升了機器內部的油溫，機械磨損遭到加劇，威脅機器設備使用安全。通過將變頻技術運用到皮帶機中，設備軟啟動功能得到實現，可以促使設備更加穩定的運行和起停。相對傳統的耦合器來說，大大提高了能源的利用效率，有效地減少了能源的消耗。與此同時，還大大節約了設備維護修理的費用，能夠切實保障煤礦企業的經濟效益。

2.3變頻技術在水泵中的應用

水流量對于煤礦的正常開采，也會產生較大的作用，過去往往通過調節水泵的閥門，來實現水流量調節的目的。但這種模式容易對水泵電機工作的持續性和穩定性造成影響，很容易導致各類故障問題的出現。那么，就需要積極運用變頻技術。實踐表明，通過變頻技術的運用，排水量不變情況下，可以顯著降低水泵的電機功率和電流。借助于變頻技術能夠對水泵起停自由控制，結合工作需求，來對電機轉速科學控制，這樣水泵的空轉時長就得到了有效減少，設備起停次數減少，能源資源得到有效節約。同時，還可以有效降低水泵電機設備的損壞，顯著提升其耐久度，水泵維護次數和成本得到降低，延長了水泵電機設備的使用壽命。

2.4變頻技術在風機設備中的應用

調查研究發現，目前拖動風機、泵類、壓縮機等設備耗費了大量的電力，且和國外對比，風機泵類具備較低的工作效率。要知道，在煤礦生產中，風機發揮著十分重要的作用，且不同生產階段內風機發揮著不同的功能，過去不同階段內需要對風機模式重復變更，這樣就增加了操作難度和工作量，同時，風機疲勞也很容易加劇，增大故障的發生幾率；此外，本種模式下，還很可能會閑置部分風機，影響到設備的使用效率，增加成本。針對這種情況，就需要將變頻技術運用到風機中，以便促使不同生產階段內的礦井通風需求得到有效保障。在變頻調節下，風機有更為顯著的節能效果，工作人員只需要對電機轉速進行調整，就可以實現性能曲線改變的目的；工藝要求不僅可以得到滿足，還可以促使風機時刻保持高效運行的狀態，顯著降低了風機運行的功率。

在煤礦開采作業中，通風機起著舉足輕重的作用，能夠為井下作業的人員提供充足的氧氣，保證煤礦開采人員的安全。因為煤礦開采作業的工作量比較大，作業人員需要長時間的待在井下作業，因襲通風系統要一直運轉，并隨著開采深度的不斷增大而不斷增大。通風系統運轉速度越快，其消耗的能量就會越多。且通風機在啟動的過程中同樣需要耗費大量的電流，對電網設備造成摩擦和損壞，而通過變頻技術的使用，則可以有效控制通風機的轉速，促使電能消耗得到減少，同時通風軟啟動功能得到實現，促使風機的使用壽命得到有效延長。

2.5變頻節能技術在采煤機中的應用

在煤礦生產過程中，如果采煤機無法正常運行，將會直接終止煤礦生產線的正常生產。因為采煤機要在十分惡劣的環境下運行，因此選擇的設備就需要具備優越性能和良好質量。近些年來，雖然有效增強了采煤機的整體功能，但卻更容易出現各類故障，影響到企業生產的安全性。而通過運用變頻技術，則可以有效解決這個問題。現階段，采煤機已經開始運用交流傳動和控制技術，采煤機牽引力也由交流電替代了以前的液壓，同時開始大范圍的運用變頻器，這樣顯著提升了啟動扭矩。研究發現，一般有一拖一和一拖二兩種牽引拖動模式，一拖一系統運用較為廣泛，我國經過不斷的革新發展，目前能量回饋型四象限運行的交流變頻調速技術日趨成熟。實踐表明，通過運用變頻調速技術，傳統采煤機的各項問題得到了有效解決，在大傾角工作面作業時，能夠對采煤機的制動力矩有效調整，且不需要改變牽引力，安全事故的發生幾率得到了有效的降低。

3 結束語

在現代的煤礦開采工作中，需要大量的機械設備應用，而現代設備需要大量的電力支持，為了更好的利用電力，減少消耗，一方面迎合我國可持續發展理念，另外一方面也對于經濟效益有所幫助。煤礦行業為了更好的幫助自身得到發展，更加需要對變頻技術有所認識，合理的應用該項技術，幫助自身得到更好的進步。

參考文獻

[1] 張和平.變頻技術在煤礦機電設備中的應用分析[J].技術與市場，2015 （5）：169+171.

[2] 溫勇.煤礦機電設備中變頻節能技術的應用分析[J].河南科技，2013 （15）：117 118

[3] 田樹河，試論變頻技術在煤礦機電設備中的應用[J].中國新技術新產品，2017 （12）：52-53.