淺談現代煤礦機電工程中變頻技術的應用

摘 要 本文較深入地分析了應用變頻技術的重要作用，與變頻技術的主要原理相結合，對各領域中的變頻技術應用深入研究，進而對變頻技術提高重視，在煤礦開采中明顯提高資源利用率。

關鍵詞 煤礦機電;變頻技術;應用探討

前言

隨著對能源不斷增加的需求，當前還以煤炭為主體的能源形勢，煤礦降低成本，煤炭提高開采效率，煤炭競爭力提高非常重要。在煤炭開采過程中，若對電力使用進行有效控制，將使煤炭明顯降低開采成本。在煤礦機電上應用變頻技術，可使煤炭開采過程中有效降低電力使用率，開采效率提高，成本逐漸降低，為煤礦可持續發展提供重要保障。

1變頻技術在煤礦機電工程中的重要作用

1.1 資源利用率提高

快速發展的社會經濟與各類能源的支持密不可分，作為化石能源中的煤炭，目前在生產制造業中已應用十分廣泛。盡管煤炭資源是一種不可再生能源，若對對其利用缺乏高效性，對于社會經濟的發展具有一定的限制作用。應用變頻技術可動態調整機械設備的模式，若煤層作業區域較薄，可使開采設備降低工作功率，采取適宜掘進方式開采，使機械減少空轉。如在應用風機結構中，可對機械設備相應提高輸出功率，可達到節能效果50%～70%，使資源提高利用率[1]。

1.2 煤礦開采成本降低

隨著應用的先進開采技術日益增多，使煤礦在很大程度上提高了工作效率，很多煤礦生產模式轉型已完成并處于自動化生產過程中。而且，在可控范圍內煤礦開采采取成本降低的有效方式備受業內的普遍關注。變頻技術可與作業區域實際相結合，調整機械設備輸出功率，使開采過程提高持續性。特別在部分煤層分布作業區域相對復雜時，對作業模式動態調整，不只使煤層開采任務順利完成，還可使開采過程中能夠降低成本投入5%～15%，進而在市場中提高煤礦的核心競爭力。

2變頻技術的基本原理

變頻技術主要是通過整流橋將三相交流電整流變成脈動直流電，經電解電容濾波后向平滑的直流電轉變，控制板控制相關模塊后將平滑直流電向三相交流電轉變。變頻流程通常是交流電通過整流器向直流電轉變，最后由電動機將直流電向可控頻率的交流電調整后輸出。在相關運行需求下，控制電路控制逆變器和整流器輸出，以實現對電流頻率的改變。針對煤礦而言，大部分是礦井中的電力設備，應用變頻技術可對電流頻率進行調整，使設備輸出得到控制，確保設備的工作環境更穩定。并通過控制設備輸出，符合生產需求，實現節能減排的重要作用[2]。

3現代煤礦機電工程中變頻技術的應用

3.1 空氣壓縮機運轉

距離地表較近的煤炭資源極少，大部分煤炭資源都處于地下深處，使開采難度在一定程度上增大，在開采煤炭資源中瓦斯、地下水等附帶物依然存在。作為有害氣體的瓦斯，若開采環境中具有過高的含量，易產生瓦斯爆炸，對生命財產安全構成嚴重威脅。基于此在煤礦開采中，壓風自救系統的空壓機的重要作用，煤礦發生災難時將新鮮風流提供到井下，輔助供風將風能提供到井下風動水泵及錨桿鉆機等設備中。但壓縮機工作狀態處于較高頻率，不只是產生運行故障概率增大，還使電網易增大工作負擔，對于其他機械設備正常工作產生不利影響。空氣壓縮機運轉中應用變頻技術，可監控結構運行狀態，使系統運行效果提高。特別是在煤礦開采中期，開采難度隨著煤層結構的復雜性將有所增大，在其他設備產生運行故障時，為保證開采進度和開采人員安全，一般采用替換法將新的工作設備臨時設置在其他區域，但運行中的空氣壓縮機易被忽略，導致資源浪費較大。而應用變頻技術可與實際相結合，使空氣壓縮機及時停止工作狀態，可達到30%～40%的節電效果，進而達到降低資源損耗的重要作用[3]。

3.2 采煤機械設備

采煤機械設備在煤炭資源開采中是主要執行載體，其工作狀態對于煤炭開采質量和效率具有直接影響。機械設備都有使用壽命，工作環境、設備生產質量及操作人員水平等因素對其都產生影響。若設備發生停擺問題，因處于地下作業區域存在較大的維修難度，該情況對于正常推進開采活動具有直接影響。與傳統管理經驗相結合，逐漸降低設備運行壽命的原因主要是與高負荷運轉具有一定關系，而應用變頻技術可動態調控采煤機輸出功率，與開采區域煤層厚度相結合，對設備輸出功率適當加大或減小，產生故障的概率也將降低60%，確保設備運行狀態穩定。此外，應用變頻技術還使采煤機械設備適當降低操作復雜度，設備工作狀態明顯提高可靠性。

3.3 煤礦皮帶裝置

煤礦皮帶裝置在煤礦開采中是常用運輸載體，主要是將煤炭資源由開采區向礦外運輸。其工作原理是基于電能驅動，產生于皮帶與輪轂間的摩擦作用對于設備運行具有帶動作用，若皮帶保持高速運行狀態，電力需損耗較大，在一定程度上浪費了資源。常用的煤礦皮帶裝置主要采用液壓耦合裝置對設備正常運行具有促進作用，但該過程需耗掉電能較大，并將較多電壓附加在裝置上，使產生安全隱患的概率增大。應用變頻技術可優化液壓耦合裝置工作狀態，將軟啟動模式引入，在皮帶裝置正常運行中，電路網結構將下調30%～55%的功能損耗，繼而實現節能減排、資源利用率提高的重要作用[4]。

4結束語

綜上所述，隨著資源日益加劇損耗速度，提升資源利用率的有效方式在社會中逐漸成為一個關注焦點。作為不可再生資源的煤炭資源，為穩定發展煤礦經濟，對應用變頻技術的優勢應充分發揮，并在機械設備運行中合理應用，進而使煤礦生產安全得到有效保證，整個生產過程中明顯降低能耗，對煤礦產業的發展具有重要促進作用。

參考文獻

[1] 任昕亮.變頻技術在現代煤礦機電工程中的應用[J].電子技術與軟件工程，2018（17）：234-235.

[2] 高靖.變頻技術在現代煤礦機電工程中的應用研究[J].技術與市場，2019（8）：98，100.

[3] 于仕鋒.變頻技術在現代煤礦機電工程中的運用[J].科技風，2018 （10）：161.

[4] 馮剛，李建國.變頻技術在現代煤礦機電工程中的應用實踐[J].電子技術與軟件工程，2016（20）：126.

作者簡介

高新福，男，安徽太和人;學歷：本科，現就職單位：黑龍江省雙鴨山煤炭生產安全管理局，研究方向：煤礦機電設備、技術及安全管理。