煤礦機電變頻控制技術與節能

戴博

【摘 ?要】在近幾年的發展中，我國相對比較重視煤礦行業的發展，該行業的發展能夠極大推動我國的整體經濟運營。隨著當前科學技術的不斷提升，煤礦行業中的機電設備也做出改善，并取得較好的收益效果。目前來看，在未來的煤礦行業發展中，變頻技術的使用會越來越多，但變頻技術在煤礦領域的運用也是存在一定的缺陷，需要進一步做出改善。本文首先對變頻技術的應用現狀做出分析，其次對其技術的特點做出討論，最后對其應用做出逐步分析，以供相關人員進行參考。

【關鍵詞】煤礦行業;機電設備;變頻技術

引言

在當前的生產環節中如何利用相關技術降低自然資源消耗才是重點。特別是在煤礦行業之中，大部分工程都屬于高消耗類型，如果能夠通過技術降低其消耗率，則能夠給相應的企業帶來較高的效益。變頻控制技術的出現給予煤礦企業更多的發展空間，在日常的生產中能夠降低自然能源的使用，還有提高生產效率，為企業帶來較好的經濟收益。為此，相應的企業應該巧妙運用該項技術，進而實現經濟效益最大化[1]。

1變頻節能技術概述

變頻節能技術由于自身所具有的各種優勢而被廣泛應用，所謂的變頻技術就是一種借助半導體器件而對正在工作的交流電源頻率進行有效地調整控制，通過這些操作來滿足電源供應和設備能耗之間的供需，當然使用者也希望通過變頻節能技術盡可能降低對能源的消耗。變頻節能技術得以實現的一個核心設備就是變頻裝置，這個裝置主要包括逆變裝置、整流用晶閘管、脈沖發生器等裝置。變頻裝置的工作就是實現對生產線上的各種因素進行控制，從而達到應用變頻技術的目的[2]。

2變頻控制技術基本原理分析

在變頻設備正式運行工作時，需要將煤炭生產設備運行時所需的電源進行整流，經過整流裝置的處理，交流電就會被轉化為可以被調控的直流電，這樣施工人員就可以根據生產實際情況對電源進行調控，調控為所需電源之后再將直流電轉化為交流電，這樣的交流電就可以被正常使用了。一般情況下，為了確保變頻裝置正常工作，還需要安裝一些其他的輔助設備，這些輔助裝置可以有效保證變頻裝置的順利工作。

3變頻控制節能技術的運用現狀

煤炭行業的發展有利于提高我國的國民經濟，但目前來看，我國的煤炭行業開采技術相比其他國家比較落后，不僅在效率上比較低下，還無法保證其安全性，最為主要的是在開采的過程中會過度浪費一些資源，從而形成浪費現象。如果能夠將變頻技術融入當前的煤礦開采中，則能極大的提升機電設備的運行性能，并且極大的提高煤礦工作效率，為相應的企業帶來更高的經濟效益。相比傳統技術，變頻節能技術能夠針對流電頻率進行交換，將流電形成性質上的轉變，這樣的情況下能夠有效提升交流電的使用率和電流質量。在目前科學技術不斷提升的情況下，機電設備越來越傾向于智能化、自動化，這也使得變頻技術得到較多的運用，在使用的過程中其質量得到有效保障。將變頻控制技術運用在煤礦機電設備中，能夠全面提升機電設備的各項性能，提升其運行效率，加強其運作能力。另外，再對元件進行不斷的優化，能夠使得交流電頻率以及電壓使用效率進一步提高[3]。

4變頻節能技術在煤礦機電設備中的運用

4.1電鏟用于裝載礦巖，其工作條件非常惡劣，特別是在爆破不好的情況下挖根底作業，經常出現過大的沖擊載荷，甚至堵轉。因此，電鏟對電氣傳動系統就有較高的要求：要求電氣傳動系統的機械特性曲線的包絡面積大，有足夠的有用功率;要求有良好的調速性能，能四象限運行，能快速地進行加、減速和反轉，動態響應速度快;要求系統制動性能好，并能回收能量;要求系統運行可靠，維修方便等。由于電鏟對電氣傳動系統的這些特殊要求，所以，我國電鏟目前應用的電氣傳動系統主要還是直流傳動系統。例如：WK-4M、WK10、WD-1200和195-B等型號的電鏟都是采用直流發電機-直流電動機系統（簡稱機組系統）;從美國Harnischfeger公司引進制造的P&H2300XP和P&H-2800XP型電鏟則是采用晶閘管變流器-直流電動機系統（簡稱晶閘管直流系統）。雖然后者比前者技術先進，效率也有所提高，但這兩種系統都還存在直流電機的固有的缺點，即維修工作量大、效率較低等。自上世紀90年代后期，我國有個別礦山從美國B-E公司引進了變頻器-鼠籠型電動機系統（簡稱交流變頻調速系統），這是全交流化的電鏟電氣傳動系統。例如：385-B、295-BⅡ、290-BⅢ型電鏟就是全交流化電鏟，變頻調速由德國SIEMENS公司開發、提供的電壓型變頻器?，F以395-B電鏟為例作一簡要說明：高壓交流電由電纜經集電環引入電鏟，由1600kVA主變壓器將6kV變為575V，由1950A的整流器將交流變為直流，經濾波后送入公共直流母線。在直流母線上有4臺容量為750kVA的逆變器，其中2臺并聯供電給1臺容量為1066kW的提升電動機;第三臺逆變器供電兩臺容量各為243kW的回轉電動機;第四臺逆變器供電給容量為294kW推壓電動機。實踐證明，交流變頻調速電鏟和前兩種直流調速電鏟相比，具有節約電能、調速性能好、可靠性高、維護量小、生產效率高、功率因數高（0.95以上）等優點，是公認的電鏟電氣傳動系統的發展方向。

4.2故障檢測技術

故障檢測技術是煤礦日常生產中十分重要的一個環節，故障檢測技術主要作用是針對當前系統運行過程中出現問題進行分析，并整理出有效的數據信息，進而幫助工作人員及時發現存在的問題。在整個煤礦變頻控制系統中，它能夠自動整合一些數據信息，同時形成相應的數據庫，將一些有效數據自動進行儲存，并針對當前生產作業過程中出現的問題做出合理的分析，幫助工作人員找到有效的處理方案，進一步減少設備故障的現象。

4.3電動輪汽車的電氣傳動

目前，大型露天礦山的運輸主要是采用無軌運輸，而主要運輸設備是大型汽車，特別是電動輪汽車成為了大型露天礦山的主要運輸設備。這是因為電氣傳動比機械傳動有更多的優點。如調速性能好，響應速度快，調速平滑無沖擊;可實現恒功率調節，能充分利用柴油發動機的功率，耗油少;制動安全，牽引特性好等。目前，世界各國大型露天礦，包括我國的大型露天礦都普遍采用電動輪汽車。我國自1975年以來，引進了不少電動輪汽車，并成功研制開發了SF3102型100t和LN-3100型108t電動輪汽車，與美國UnitRig公司合作制造了MARK-36型154t電動輪汽車的電氣傳動系統主要有柴油發動機帶動的直流發電機-直流電動機系統和柴油發動機帶動的交流發電機-交流電動機系統，它通過控制發電機的勵磁來控制電動機的轉速。

5結語

綜上所述，煤礦行業的快速發展有利于推動我國經濟的快速增長，同時也極大的消耗了我國的自然資源。今后節電和推動技術進步將成為必然的發展趨勢。目前，煤礦機電設備的應用成果變得越來越多。但是，我國煤礦產業在發展的過程中產能依然過剩。在改革陣痛的過程中，專業的人員都在為實現煤炭資源的低能耗、低成本和安全開采而不斷地努力。

參考文獻：

[1]閆軍.關于煤礦機電變頻控制技術與節能問題探討[J].資源節約與環保，2019（02）：4.

[2]寇學峰.煤礦機電設備中變頻技術的應用分析[J].城市建設理論研究（電子版），2018（34）：76.

[3]任青.變頻技術在煤礦機電設備中的應用分析[J].城市建設理論研究（電子版），2018（01）：76.

（作者單位：國能寶日希勒能源有限公司）