煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻技術(shù)的應(yīng)用研究

趙芳

摘? 要：當(dāng)前隨著我國煤礦產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，煤礦生產(chǎn)效率正越來越高，而作為一項(xiàng)高能耗的生產(chǎn)作業(yè)，煤礦生產(chǎn)必須要在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，也盡可能地節(jié)約能耗并保證作業(yè)安全，這樣才能夠保證我國煤礦產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展。而若想實(shí)現(xiàn)這一目的，就必須要運(yùn)用到先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)。變頻技術(shù)是在現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展下的一種高新技術(shù)，將其合理地運(yùn)用到煤礦機(jī)電設(shè)備中，可以大大降低煤礦機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行中的能源消耗，并提高設(shè)備的運(yùn)行效率。該文主要針對煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了研究，希望有助于促進(jìn)我國煤礦產(chǎn)業(yè)的更好發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)電設(shè)備? 變頻技術(shù)? 應(yīng)用

中圖分類號：TD40 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2020）02（c）-0064-02

我國疆域遼闊、物產(chǎn)豐富，煤礦資源貯存量也較大，但同時(shí)我國也是一個(gè)煤礦資源消耗大國，所以為了滿足社會(huì)生產(chǎn)和人民生活對煤礦資源的應(yīng)用需求，我國必須要有效開展好煤礦生產(chǎn)工作。在煤礦生產(chǎn)過程中，離不開對各類煤礦機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用，但傳統(tǒng)的煤礦機(jī)電設(shè)備存在著能耗大、生產(chǎn)效率低等問題，不利于提高整體生產(chǎn)效益。而為了解決這一問題，后來人們將先進(jìn)的變頻技術(shù)應(yīng)用到了煤礦機(jī)電設(shè)備當(dāng)中，從而既實(shí)現(xiàn)了節(jié)能，又實(shí)現(xiàn)了提效。以下就聯(lián)系實(shí)際情況來談?wù)劽旱V機(jī)電設(shè)備中變頻技術(shù)的應(yīng)用。

1? 變頻技術(shù)的概念、原理及優(yōu)點(diǎn)

變頻技術(shù)是指利用現(xiàn)代科技手段和設(shè)備，通過電流頻率改變，而實(shí)現(xiàn)節(jié)能和高效的技術(shù)。在變頻技術(shù)中主要利用了變頻器來實(shí)現(xiàn)控制電頻頻率，而變頻器主要是由電源板、電極電容及控制面板等組成的一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)備。在傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備中，由于沒有變頻器，所以其的電流頻率不可改變，只能長期以恒定狀態(tài)運(yùn)行，因此能耗大、使用壽命短。而若在機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用變頻技術(shù)，則可以改變設(shè)備的運(yùn)行速度，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能和提效。所以，簡單來說，變頻技術(shù)的原理就是通過改變電流頻率來調(diào)節(jié)與控制機(jī)電設(shè)備，以改變設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化節(jié)能運(yùn)行。而總結(jié)變頻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，則主要集中在以下幾點(diǎn)：第一，變頻技術(shù)的功率器件采用了智能功率模塊IPM，其可實(shí)現(xiàn)功率變頻;第二，變頻技術(shù)改進(jìn)了傳統(tǒng)壓頻比的控制方式，革新了控制理論，擴(kuò)展了技術(shù)的應(yīng)用范圍;第三，變頻技術(shù)采用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊自優(yōu)化控制技術(shù)，將自身集成系統(tǒng)進(jìn)行了集中，并發(fā)展形成了先進(jìn)的專用集成電路;第四，變頻技術(shù)同時(shí)擁有調(diào)速功能、通信功能、編程序參數(shù)辨識(shí)功能等多種功能，綜合應(yīng)用范圍非常廣泛。

2? 煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 變頻技術(shù)在通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

通風(fēng)機(jī)是煤礦生產(chǎn)中的重要設(shè)備，但是以往的一項(xiàng)難題就是通風(fēng)機(jī)無法進(jìn)行隨機(jī)變頻，不過，隨著變頻技術(shù)的出現(xiàn)及在煤礦生產(chǎn)中的運(yùn)用，這一難題得到了有效解決。青龍寺煤礦采用的是FBDCDZ№28型號的通風(fēng)機(jī)，其總風(fēng)量為13200m3/min，此時(shí)功率約2×400kW。但是，在實(shí)際煤礦生產(chǎn)過程中，只需要7000m3/min的風(fēng)量即可達(dá)到要求，因此通過對該通風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，使用的變頻調(diào)速器，變頻輸出頻率為42Hz，輸入電壓10.3kV，在實(shí)際運(yùn)行中需19A的電流即可達(dá)到7200m3/min的風(fēng)量，此時(shí)功率僅約336kW，可比原來節(jié)省20%左右的電能。

2.2 變頻技術(shù)在皮帶輸送機(jī)中的應(yīng)用

皮帶輸送機(jī)在煤礦生產(chǎn)過程中具有十分重要的作用，其的運(yùn)行特點(diǎn)是電壓高、功率大，可謂是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的“咽喉”。如果皮帶輸送機(jī)的質(zhì)量與性能達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的話，那么會(huì)對煤礦生產(chǎn)工作造成十分不利的影響。一般情況下，即使是在輕載或者空載的狀況下，皮帶輸送機(jī)仍然會(huì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但這樣會(huì)浪費(fèi)許多電能，造成許多不必要的損失，最終影響到煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。并且，還有一些皮帶輸送機(jī)中是采用的液力耦合器作為軟啟動(dòng)裝置，而液力耦合器很容易發(fā)生電機(jī)失控現(xiàn)象，從而引起設(shè)備故障。后來，隨著變頻技術(shù)在皮帶輸送機(jī)中的應(yīng)用，這一問題得到了有效解決。通過變頻技術(shù)，可以對皮帶輸送機(jī)進(jìn)行有效的保護(hù)，從而避免其在運(yùn)行過程中發(fā)生故障，同時(shí)還能夠有效預(yù)防電機(jī)失控問題，提升設(shè)備運(yùn)行效率。某煤礦的運(yùn)輸系統(tǒng)主要組成為順槽皮帶、主斜井、中央大巷運(yùn)輸皮帶、上倉皮帶。其井下膠帶輸送機(jī)成本不高、功能完善、維護(hù)方便，缺點(diǎn)是電流較大，而若利用了變頻器的話，則可以有效節(jié)電，提高收益。

2.3 變頻技術(shù)在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用

礦井提升機(jī)是在煤礦生產(chǎn)過程中的一項(xiàng)重要設(shè)備，由于礦井提升機(jī)的運(yùn)行條件比較復(fù)雜，需在惡劣和繁重的環(huán)境下運(yùn)作，所以對其的質(zhì)量和性能具有很高的要求。礦井提升機(jī)在煤礦生產(chǎn)過程中是一直需要反復(fù)操作和重啟的，所以期間具有很多的調(diào)速任務(wù)，這非常容易使其在運(yùn)行過程中發(fā)生故障，從而極大地影響到煤礦生產(chǎn)的正常運(yùn)行。不過，在有了變頻技術(shù)后，這一問題迎刃而解。通過在礦井提升機(jī)中應(yīng)用變頻技術(shù)，可以使礦井提升機(jī)在內(nèi)部軟件的輔助下，更高效率、高質(zhì)量地進(jìn)行作業(yè)，同時(shí)還能夠大大節(jié)約電能消耗，從而避免了因設(shè)備反復(fù)操作和重啟而引起的故障。并且，近年來人們又研發(fā)出了一種風(fēng)光提升機(jī)變頻器，其是專門應(yīng)用于礦井提升機(jī)當(dāng)中的變頻器，具有更高的兼容性，可以進(jìn)一步強(qiáng)化礦井提升機(jī)的性能，使其的優(yōu)勢更充分地發(fā)揮出來。未來，風(fēng)光提升機(jī)變頻器將會(huì)在礦井提升機(jī)中得到更廣泛的應(yīng)用。

2.4 變頻技術(shù)在流體負(fù)荷設(shè)備中的應(yīng)用

流體負(fù)荷設(shè)備也是在煤礦生產(chǎn)中的一類重要設(shè)備，例如風(fēng)機(jī)、給水給液用泵設(shè)備等，都屬于流體負(fù)荷設(shè)備。首先，若將變頻技術(shù)應(yīng)用在風(fēng)機(jī)當(dāng)中，可以使風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和風(fēng)壓得到顯著降低、實(shí)際輸出功率得到有效減小，這樣就可以大大節(jié)省其電能消耗。其次，若將變頻技術(shù)應(yīng)用在給水給液用泵設(shè)備中，可以使給水給液用泵設(shè)備的工藝系統(tǒng)控制更加靈活。最后，變頻技術(shù)的應(yīng)用還可使抽水泵的平滑起停和加減速得以更加靈活的控制，以確保井下液位的恒定性，減少由抽水泵頻繁起停或空轉(zhuǎn)和而引起的巨大能耗，提高設(shè)備的運(yùn)行安全。

3? 結(jié)語

綜上所述，各類煤礦機(jī)電設(shè)備是煤礦生產(chǎn)中的必需設(shè)備，而若想實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)電設(shè)備的節(jié)能和高效運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提升煤礦生產(chǎn)效益，就必須要積極應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)的變頻技術(shù)。無論是在采煤機(jī)、礦井提升機(jī)、皮帶輸送機(jī)還是流體負(fù)荷設(shè)備等中，變頻技術(shù)的應(yīng)用均有著十分重要的作用，而未來變頻技術(shù)還將在煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域中得到更為廣泛的應(yīng)用，所以我們必須要重視對變頻技術(shù)的研發(fā)和改進(jìn)，以發(fā)揮出其更大優(yōu)勢。

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