淺談變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

褚萬(wàn)寶

（黑龍江龍煤礦山建設(shè)有限公司，黑龍江 雞西 158100）

淺談變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

褚萬(wàn)寶

（黑龍江龍煤礦山建設(shè)有限公司，黑龍江 雞西 158100）

變頻技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，變頻技術(shù)也逐漸被人們所了解，而且為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起了很重要的作用。煤礦內(nèi)的機(jī)電設(shè)備是很大功率的。這些大功率的設(shè)備在使用時(shí)，使電壓波動(dòng)，會(huì)引發(fā)安全問(wèn)題，而變頻技術(shù)可以有效的解決這一問(wèn)題。本文主要論述變頻技術(shù)的使用原理及變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用。

變頻技術(shù)；技術(shù)起源；實(shí)際應(yīng)用

1 變頻技術(shù)的起源

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)科技的飛速發(fā)展，人們對(duì)物質(zhì)生活水平以及生活環(huán)境的要求越來(lái)越高，所以國(guó)家必須加強(qiáng)對(duì)于城市以及鄉(xiāng)村的環(huán)境改善的力度。而改善環(huán)境的首要工作便是改善人們的住與行，而電力便是人們“住”的保障，人們?cè)诰幼〉倪^(guò)程中時(shí)時(shí)刻刻都需要用電，而這些電多數(shù)是來(lái)自煤礦機(jī)電設(shè)備的，在中國(guó)，特別是北方的城市，因?yàn)槌鞘斜旧淼陌l(fā)展程度不夠，加之北方地勢(shì)比較平坦，沒有落差比較大的河流湖泊等，所以在北方水利發(fā)電是不現(xiàn)實(shí)的，人們的用電絕大多數(shù)是來(lái)自煤礦機(jī)電設(shè)備中的。另外居民也需要取暖做飯，隨著全球溫度回暖，導(dǎo)致了冬天越來(lái)越冷而夏天越來(lái)越熱，所以對(duì)供暖溫度的要求越來(lái)越大，這無(wú)形中加大了對(duì)煤礦的使用量。所以提高煤礦機(jī)電設(shè)備的生產(chǎn)效率可以有效的節(jié)省對(duì)原料的使用量，并且有利于節(jié)能減排，符合國(guó)家的國(guó)策。在這樣的背景下變頻技術(shù)誕生了，本文就變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的使用進(jìn)行了探析。

2 我國(guó)煤礦開發(fā)面臨的問(wèn)題和變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家加強(qiáng)了對(duì)于城市環(huán)境的建設(shè)，而一切的建設(shè)工程都離不開電力的支持，上文已經(jīng)說(shuō)過(guò)電力的來(lái)源，所以國(guó)家也加大了對(duì)于煤礦的開發(fā)和使用。但是在現(xiàn)實(shí)中存在許多“黑”煤礦，他們的操作不規(guī)范，有的甚至還出現(xiàn)了塌方的慘劇，這些行為不僅威脅到人們的安全而且更加影響到了城市以及政府部門的形象。這些問(wèn)題的成因雖然有自然的因素，但是歸根結(jié)底還是煤礦的取用技術(shù)存在嚴(yán)重的問(wèn)題。一些煤礦開發(fā)的工程部門只顧著眼前利益，盲目的生產(chǎn)而不去引進(jìn)新的技術(shù)，這樣不僅加大了生產(chǎn)的成本而且也會(huì)造成安全的隱患。因?yàn)樵诿旱V的開發(fā)過(guò)程中會(huì)需要很多大功率的電氣設(shè)備，對(duì)于它們的使用就會(huì)造成電磁波，從而影響煤礦中地下坑洞的穩(wěn)定性，如果不加以處理便會(huì)引發(fā)安全問(wèn)題。而變頻技術(shù)可以有效的改變這些電氣設(shè)備的用電頻率，不僅可以降低安全隱患，而且可以提高電氣設(shè)備的工作效率，減少電力的使用，所以在煤礦機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用變頻技術(shù)是必要的措施。

3 變頻技術(shù)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化控制

變頻技術(shù)主要指通過(guò)改變交流電頻率的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化控制，是現(xiàn)代化無(wú)附加轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方式。使用變頻技術(shù)，可根據(jù)機(jī)電設(shè)備負(fù)載變化情況，來(lái)設(shè)定設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，從而改變?cè)O(shè)備的運(yùn)行工況，有效提高設(shè)備的運(yùn)行效率。由公式n=50f/p（n為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，f為頻率，p為電機(jī)級(jí)數(shù)）可以看出，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比。在電動(dòng)機(jī)級(jí)數(shù)一定時(shí)，只要改變頻率，即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)頻率在0～50HZ的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍就非常寬，變頻調(diào)速就是基于這一原理，通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。

4 變頻技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用

4.1 礦井提升機(jī)

目前，礦井提升機(jī)變頻技術(shù)的應(yīng)用，主要以高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)為主。在礦井提升機(jī)高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一般采用單元串聯(lián)多電平能量回饋型四象限高壓變頻控制系統(tǒng)，不但提高了高壓回路與低壓控制回路之間的通訊能力，還能增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性和安全性，使提升全過(guò)程的位置控制、速度控制、動(dòng)態(tài)畫面監(jiān)視及保護(hù)功能等功能更加完善可靠，從而改善了提升機(jī)啟動(dòng)、加速、運(yùn)行、減速等運(yùn)行階段的性能，減少對(duì)設(shè)備、鋼絲繩的機(jī)械沖擊，增強(qiáng)提升系統(tǒng)的安全水平。

4.2 膠帶輸送機(jī)

膠帶運(yùn)輸機(jī)是煤礦煤流運(yùn)輸系統(tǒng)的主要設(shè)備，通常采用交流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置，以工頻進(jìn)行拖動(dòng)，液力耦合器進(jìn)行傳動(dòng)的方式運(yùn)行，但存在啟動(dòng)電流大、機(jī)械沖擊大、傳動(dòng)效率低等缺陷。在對(duì)膠帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行變頻技術(shù)改造之后，就能利用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備及系統(tǒng)的軟啟動(dòng)功能，使設(shè)備及系統(tǒng)平穩(wěn)啟動(dòng)運(yùn)行。特別是輸送機(jī)運(yùn)送距離長(zhǎng)、傾角大、負(fù)載重，經(jīng)常存在帶載或重載啟停的情況，極易造成膠帶斷帶、跑帶等安全生產(chǎn)事故。而變頻控制的軟啟動(dòng)功能，則從根本上解決了這一難題，消除了因重載啟停造成的斷帶、跑帶等安全生產(chǎn)隱患。

4.3 主要排水泵

主要排水泵擔(dān)負(fù)著全礦井的排水任務(wù)，是礦井安全生產(chǎn)的重要設(shè)備之一。在礦井建設(shè)、生產(chǎn)以及雨季、冬季等不同時(shí)期，礦井的涌水量都是不同的，需要經(jīng)常根據(jù)實(shí)際涌水量調(diào)節(jié)礦井的排水量，而礦井主要排水泵的能力則是按照礦井的最大涌水量選型裝備的。因此，礦井的主要排水泵長(zhǎng)期處在“大馬拉小車”現(xiàn)象，造成無(wú)謂的電能浪費(fèi)。對(duì)主要排水泵的變頻技術(shù)改造，重點(diǎn)是根據(jù)礦井的實(shí)際涌水量，設(shè)定電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率以改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，滿足礦井實(shí)際涌水量的排水需求，避免“大馬拉小車”現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)，主要排水泵在變頻技術(shù)改造后，節(jié)約電能至少在30%以上。

4.4 主要通風(fēng)機(jī)

主要通風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)著全礦井的通風(fēng)任務(wù)，同樣是礦井安全生產(chǎn)的重要設(shè)備之一。在礦井開采的不同時(shí)期，隨著開采深度的增加、生產(chǎn)系統(tǒng)的變化等各類因素，礦井的通風(fēng)量是不同的，需要經(jīng)常根據(jù)實(shí)際用風(fēng)量調(diào)節(jié)礦井的通風(fēng)量。而礦井主要通風(fēng)機(jī)的能力則是按照礦井的最大用風(fēng)量選型裝備的，同樣存在“大馬拉小車”現(xiàn)象。對(duì)于主要通風(fēng)機(jī)的變頻技術(shù)改造，如同對(duì)主要排水泵的變頻技術(shù)改造一樣，重點(diǎn)是根據(jù)礦井的實(shí)際用風(fēng)量，設(shè)定電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用是必要的舉措，因?yàn)樽冾l技術(shù)不僅能夠提高生產(chǎn)的效率，而且還能夠提高煤礦生產(chǎn)的安全性，為煤礦開發(fā)的員工提供安全的保證，這樣可以提高員工的生產(chǎn)積極性，間接地提高了生產(chǎn)的效率，從而減少生產(chǎn)時(shí)間，無(wú)形中也降低了煤礦的開發(fā)成本。一些煤礦開發(fā)部門盲目地追求施生產(chǎn)進(jìn)度，操作不符合規(guī)范，常會(huì)出現(xiàn)安全問(wèn)題，這些問(wèn)題不僅威脅到了勞動(dòng)人員的人身安全，更會(huì)延誤生產(chǎn)的進(jìn)度，甚至?xí)绊懙介_發(fā)單位的形象以及信譽(yù)。所以在煤礦的開發(fā)過(guò)程中，要不斷地引進(jìn)新型的技術(shù)從而提高生產(chǎn)的效率和安全性。相關(guān)部門要加強(qiáng)對(duì)煤礦開發(fā)的管理，讓變頻技術(shù)得到普及，還要不斷地研發(fā)，完善已有的煤礦開發(fā)技術(shù)。

[1]董建強(qiáng).煤礦變頻調(diào)速與節(jié)電技術(shù)研究[J].能源技術(shù)與管理，2010（06）.

[2]馬修成.基于變頻技術(shù)的煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用分析 [J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2009（10）.

X75

A