電力電子技術在煤礦企業生產中的應用

文/梁偉

電力資源于現代化礦井運行中占據重要地位，礦井電能消耗中功耗占據較大比重，隨著科學技術不斷發展，電力電子技術也于近幾年得以迅速發展。目前此技術已成為控制技術及電子技術等技術交叉的一項高新技術，此項技術對高新技術發展、能源節約及傳統工業改造均起到相應推動作用。因此，將此技術應用至礦井現代化建設中具備重要意義。

1 電力電子技術概述及發展趨勢

1.1 電力電子技術概述

電力電子技術為創建于自動控制、電工原理、電子學三項學科上的新興學科，因自身為大功率電技術，且于強電工業服務中得以大范圍應用，所以，多將此學科歸為電工類學科，電力電子電路、電力電子器件、電力電子裝置及系統等為電力電子技術主要內容。半導體為電力電子器件基本材料，單晶硅為常用材料，半導體物理學為理論基礎，半導體器件工藝為主要工藝技術。同時，微電子學技術也于近代新型電力電子器件中得以廣泛應用。電力電子電路以電子學理論為基礎，結合電能轉換需求、器件特點，創造出眾多電能轉換電路。此部分電路中涵蓋多種信息處置、顯示、保護、觸發、控制、繼電接觸等二次電路、外圍電路。借助此部分電路，結合應用對象差異，構建適用于各種用途的整機，此類整機被稱作電力電子裝置。此部分裝置通常同配套設施及負載等構成一個系統。

1.2 電力電子技術發展趨勢

煤礦電力電子技術于國內起步較晚，同發達國家相較而言，具備一定差距，國內現階段發展趨勢為研發具備自主知識產權的核心設施，將研發煤礦開采技術、配套設施作為重點。此外，還應創建計算機設備專家機制，為設備產品添設通訊功能，借此對綜合自動化需求予以滿足，為降低礦井生產風險，還應將煤礦機器人作為煤礦機電一體化技術研究重點。因電力電子技術具備適應性較強、安全性較高及工作效率較高等優勢廣泛應用至現階段煤礦生產中。將此技術引入至煤礦生產中，除可降低操作人員工作強度外，還可提升煤礦生產能力、生產水平，創造巨大社會效益、經濟效益。同時，煤礦企業還可于礦井照明裝置中引入電力電子技術，如引進高可靠性、低電磁污染、性能先進且開發成本較低的電子整流器，如高頻逆變式鎮流器，以此還可提升煤礦生產設備的節能程度。此外，還可推動地面設施高效率運轉，如洗煤工藝程序中的風機、水泵、壓縮裝置、發電廠物料輸送、電機傳動等均可引入變頻調速，實現社會效益、經濟效益最大化。

2 電力電子技術在煤礦企業生產中的應用

2.1 輸送機的改造、應用

輸送設備失效：現代化礦井生產過程中，輸送帶作為重要輸送設施，對煤礦生產而言具備重要意義。輸送帶因脫離正常運行軌道造成的局部磨損，接觸式清掃器同輸送帶間產生相對運動所造成的磨損，輸送帶、托輥間產生相對運動所造成的磨損、輸送矸石及大塊煤對輸送帶造成的磨損等均會導致輸送設備失效。煤礦企業于生產中可借助電力電子技術中所涵蓋的交流電機軟啟動設施代替液壓聯軸節，通過交流變頻系統實現變速輸送物料工作。

2.2 采掘機械中的應用

掘進機械及采煤機械等大型裝置為煤礦生產中所使用重要機械，于煤礦生產中起到重要作用，也為實現煤礦機械化生產的重要步驟，但因此類設施具備負荷變化較大及功率損耗較高等特點，造成電力資源大量浪費，也同可持續發展戰略不符。隨著電力電子技術不斷發展，技術水平不斷提升，現已于煤礦開發中得以廣泛應用。煤礦企業借助電牽引采煤機可對電機啟動特征予以改善，此設施同液壓牽引采煤機相較而言，可靠性、效率及性能均優于后者，所創造經濟效益也更高。

2.3 電機的調速轉動

煤礦生產中電機耗能巨大，且多集中于采煤機、排水泵、提升裝置及通風機等大型設備中，電耗較高。電機為感性負載，由于負載變化較大且功率因數較低，使得電機具備較大節能空間。對現有設施予以改造、引進先進節能設施為電機節能關鍵?，F階段礦用提升裝置所運行的交流電控系統除調速性能尚需改進外，轉子所連接的加速電阻也會消耗部分電能，并且維修量較大。針對上述現象可選取變頻類電機，將電力電子技術予以充分應用，對風機結構功能予以轉變，提升水泵及風機運行效率，將投資成本、維修成本降至較低，實現節能減排功效，推動設備高水平更新，同時也可顯著提升經濟效益。

2.4 提升裝置的改造及應用

國內現代化礦井中多借助交-交高壓大功率變頻器對絞車利用、開發予以控制，于礦井提升裝置中，可借鑒電梯領域逐漸實現交流變頻技術的經驗，不斷提高提升裝置的準確性、適應性、安全性，同時也可提升裝置的節能程度。但交-交變頻設置具備諧波大等特點，對電網造成較大干擾，結構較為復雜，功率因數較低，所需維修水平較高，全數字控制并未成熟。因此，今后發展方向應選取不斷產生的高壓大功率變頻新產品。此外，也可選擇一類借助低壓普通變頻裝置實現高壓繞線電機制動、低頻拖動方式。

3 結束語

煤炭資源于中國基礎能源中長期占據主導位置，高效生產同經濟建設間具備密切聯系，電子電子技術現已逐漸發展為控制技術、電子技術等度學科交叉高新技術。因此，現代煤炭企業應積極引進各項先進高新技術，對傳統煤礦產業予以改造，提升煤礦產業機械化程度。此外，將電力電子技術應用至煤礦生產中還可實現經濟效益最大化。