變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

摘 要：在我國當(dāng)前的煤礦生產(chǎn)過程中，有兩條主要的原則——提高效率和節(jié)能安全。當(dāng)前世界各國都面臨著嚴(yán)重的能源、資源短缺危機(jī)，我國也不例外。為了提高我國的煤礦生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)安全節(jié)能生產(chǎn)，就必須要大力改進(jìn)煤礦機(jī)電設(shè)備，增強(qiáng)設(shè)備的使用性能，提高設(shè)備的技術(shù)含量。變頻節(jié)能技術(shù)在機(jī)電設(shè)備的改進(jìn)中起到了非常有效的作用，大大改進(jìn)了機(jī)電設(shè)備的調(diào)節(jié)和節(jié)能的功能，改善了機(jī)電設(shè)備的條件。本文筆者主要分析了煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其原理，并總結(jié)了變頻節(jié)能技術(shù)在我國煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用，希望可以給我國煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：變頻節(jié)能技術(shù)；煤礦機(jī)電設(shè)備；應(yīng)用

我國地大物博，煤礦資源非常豐富，是世界上的煤礦大國。煤礦產(chǎn)業(yè)給我國帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，也給人們的生活帶來了很多便利。但是，我國目前的煤礦開采業(yè)現(xiàn)狀堪憂，生產(chǎn)效率低且耗能嚴(yán)重，許多中小型煤礦，開采技術(shù)普遍落后，煤礦開采人員的安全也得不到保障，而變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用就可以使這些問題得到有效的的解決。實(shí)踐證明，變頻節(jié)能技術(shù)可以提高煤礦的生產(chǎn)效率，使生產(chǎn)過程更加安全、節(jié)能。

一、煤礦機(jī)電設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與原理

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展以及節(jié)能理念的推廣，變頻節(jié)能技術(shù)逐漸被應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)的機(jī)電設(shè)備中，如礦井提升機(jī)、空壓機(jī)、采煤機(jī)、皮帶輸送機(jī)等。實(shí)踐應(yīng)用后發(fā)現(xiàn)，采用節(jié)能變頻技術(shù)的機(jī)電設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率大大提高，且比之前未采用該技術(shù)的同一機(jī)電設(shè)備的耗能量有了很大幅度的降低，同時也縮減了設(shè)備維修養(yǎng)護(hù)的開支，促進(jìn)了煤礦產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升[1]。變頻節(jié)能技術(shù)具有和其他傳統(tǒng)的交流電不一樣的特點(diǎn)，它主要運(yùn)用了變頻調(diào)速技術(shù)將交流電的固定頻率轉(zhuǎn)化成為了一種能夠被充分利用的變動資源。

首先是在功率器件方面。經(jīng)過了 GTR IGBT的更替發(fā)展起來的智能功率模塊 IPM，能夠?qū)⒆冾l的功率不斷地增大。其次是壓頻比（U/f）控制方式得到很大改進(jìn)是控制理論上的革新，這方面的創(chuàng)新主要的是采用了矢量的控制辦法和進(jìn)行直接的轉(zhuǎn)矩控制，能夠?qū)?shí)際當(dāng)中的變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到更大的范圍內(nèi)。

其次是在新的研發(fā)方向上，出現(xiàn)了模糊自優(yōu)化控制和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制方法的創(chuàng)新，整個變頻技術(shù)的集成系統(tǒng)能夠獲得更大范圍上的集中，技術(shù)也由原來比較單一的數(shù)字信息處理，發(fā)展到目前比較先進(jìn)的高級專用集成電路。從單片機(jī)開始，先后產(chǎn)生了數(shù)字信號處理器（DPS），精簡指令集計算機(jī)（RISC），出現(xiàn)的高級專用集成電路（ASIC）。

最后是在整個變頻的功能上，獲得了越來越高的綜合應(yīng)用，不僅是具有比較基本的調(diào)速功能，而且還具有編程序參數(shù)辨識及通信等功能。利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的電能控制裝置稱作“變頻器”。變頻調(diào)速就是通過改變電動機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的[2]。

二、變頻節(jié)能技術(shù)在我國煤礦機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用分析

（一）在采煤機(jī)中的應(yīng)用

目前，采煤機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)得到了進(jìn)一步的發(fā)展和完善，已從以前的“一拖二”發(fā)展到“一拖一”，國產(chǎn)電牽引采煤機(jī)的行走功率最大為 2 × 110Kw，變頻器電壓為 380v，能夠在額定轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速和額定轉(zhuǎn)速以上恒定功率調(diào)速及兩臺變頻器之間的主從控制和轉(zhuǎn)矩平衡。從實(shí)際的運(yùn)行情況來看，四象限變頻器調(diào)速電牽引采煤機(jī)對大傾角工作面能較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)制動力矩，維持牽引速度保持不變，機(jī)器也沒有發(fā)生下滑跑車的現(xiàn)象，同時還具有操作方便、控制靈活、結(jié)構(gòu)簡單、速度調(diào)節(jié)可靠的特點(diǎn)。

（二）在提升機(jī)中的應(yīng)用

提升機(jī)是煤礦當(dāng)中的一項重要的機(jī)電設(shè)備，對煤礦的生產(chǎn)和人員安全有著重大的作用。傳統(tǒng)的采用在電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路內(nèi)接入金屬電阻的方法雖然也能夠到達(dá)調(diào)速的目的，但是在實(shí)際當(dāng)中，常常會存在著很大的安全隱患和對電能的大量消耗。在提升機(jī)當(dāng)中使用變頻節(jié)能技術(shù)，主要的是選用交流四象限變頻調(diào)速系統(tǒng)配上變頻防爆提升機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)信息的化的控制，在完備的輸入和輸出接口當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)對提升機(jī)的遠(yuǎn)程控制，確保提升機(jī)完成擔(dān)負(fù)著輸送物料和人員的重要任務(wù)。

（三）在皮帶輸送機(jī)中的應(yīng)用

變頻技術(shù)在皮帶機(jī)方面的應(yīng)用具有和提升機(jī)相同的原理。在皮帶將井下的煤炭運(yùn)送到地面上的過程當(dāng)中，更大地發(fā)揮摩擦力的牽引作用，通過張力變形和摩擦力帶動物體在支撐輥輪上運(yùn)動，成功地完成煤炭運(yùn)送工作。在傳統(tǒng)的皮帶機(jī)運(yùn)輸過程當(dāng)中，采用液力耦合器來實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)的軟啟動，這常常容易造成皮帶斷裂和老化。采用變頻技能技術(shù)主要是降低電機(jī)啟動時的電流波動，減少機(jī)電內(nèi)內(nèi)的機(jī)械沖擊和發(fā)熱的情況。使得皮帶機(jī)的傳送功能能夠獲得最大的發(fā)揮，解決功率平均和同步問題。

（四）在流體負(fù)荷設(shè)備中的應(yīng)用

變頻節(jié)能技術(shù)在流體負(fù)荷設(shè)備中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在風(fēng)機(jī)和泵所采用的變頻調(diào)速。在風(fēng)機(jī)中變頻調(diào)速的應(yīng)用越來越多，同時出現(xiàn)了為煤礦特殊環(huán)境專門設(shè)計的變頻調(diào)速裝置。改造后的風(fēng)機(jī)，實(shí)際轉(zhuǎn)速較改進(jìn)前最低轉(zhuǎn)速下降了很多。電機(jī)實(shí)際輸出功率為改進(jìn)前前導(dǎo)器半關(guān)閉時的1/3風(fēng)量和風(fēng)壓，更加適合礦井特性，每年可節(jié)約大量的電費(fèi)。而變頻調(diào)速在礦區(qū)給水、給液用泵中應(yīng)用靈活，明顯降低了設(shè)備的機(jī)械沖擊，增加了工藝系統(tǒng)控制的靈活性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量?？梢造`活的控制抽水泵的平滑起停、適時加減速，保證了井下液位的恒定，降低了泵空轉(zhuǎn)時間和頻繁起停帶來的大量能耗，機(jī)械設(shè)備的損耗也相應(yīng)降低，保證了生產(chǎn)的安全高效運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]李新.探討我國煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用[J].科技致富向?qū)В?013，21：224.

[2]王李鵬.變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015，28：97-98.