煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：為了尋求有力的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，降低能耗、提高運(yùn)作效率，響應(yīng)低碳環(huán)保號(hào)召，在煤礦機(jī)電設(shè)備中引用變頻節(jié)能技術(shù)成為越來越多煤炭企業(yè)的選擇。因而探索變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用情況具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：煤礦；機(jī)電設(shè)備；變頻技術(shù)

煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)乎國(guó)計(jì)民生，隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)，國(guó)家對(duì)于節(jié)能減排投入大量的財(cái)力、物力、人力，人們對(duì)于生存環(huán)境的要求進(jìn)一步嚴(yán)格，第二產(chǎn)業(yè)面臨著重要的歷史性轉(zhuǎn)折，以煤礦為代表的相關(guān)產(chǎn)業(yè)逐漸向高效、低能、無污染方向發(fā)展。變頻技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，人們對(duì)于變頻技術(shù)的了解局限于小家電中，煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻技術(shù)的應(yīng)用是煤礦產(chǎn)業(yè)走向可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

一、變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（一）具有良好的調(diào)速功能，可靠性，高效率，高功率因數(shù)。這些都是其他裝置所不具有的。在一定時(shí)間內(nèi)，變頻調(diào)速器的原理就是根據(jù)其內(nèi)的矢量控制模式，與電機(jī)的靜、動(dòng)態(tài)實(shí)際參數(shù)和電機(jī)的實(shí)際負(fù)荷相結(jié)合，以在動(dòng)電流小于額定電流的前提下，用矢量方式來加大其啟動(dòng)力矩，使得電機(jī)的頻率逐漸增大，由零增加到正常頻率，最后對(duì)其進(jìn)行控制。對(duì)電機(jī)的控制主要是根據(jù)電機(jī)負(fù)荷的變化和實(shí)際工藝參數(shù)的變化，相應(yīng)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以此來達(dá)到電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。這樣處理，降低了電機(jī)的損耗，還能夠使得調(diào)速系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)償，電機(jī)的無功功率提高了電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功率因素，減少了無功損耗，使效率提高。

（二）具有測(cè)控方便，保護(hù)齊全，開環(huán)閉環(huán)都可以自動(dòng)制動(dòng)的特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的最重要性能。

（三）具有節(jié)約電能，改善工藝流程，最終提高產(chǎn)品質(zhì)量的性能，使得電機(jī)所需要的物料的流量、壓力，能達(dá)到最佳參數(shù)。這樣，不僅減少不必要的浪費(fèi)，而且調(diào)速過程本身消耗很小，無噪聲。與傳統(tǒng)調(diào)速的相比，省去了穩(wěn)定速度設(shè)備和反饋控制設(shè)備。

二、煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻技術(shù)的應(yīng)用

（一）變頻技術(shù)在空壓機(jī)中的應(yīng)用。變頻技術(shù)在空壓機(jī)中的應(yīng)用主要有兩個(gè)方面，一個(gè)是空壓機(jī)的啟動(dòng)，另一個(gè)是壓風(fēng)系統(tǒng)的控制，我們來分別了解一下這兩方面。

1.空壓機(jī)的啟動(dòng)。以往的空壓機(jī)啟動(dòng)中，多采用直接啟動(dòng)的方式，或者是用轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)的方法，這兩種啟動(dòng)方法存在著一定的缺陷，使空壓機(jī)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生大電流，對(duì)機(jī)電設(shè)備造成了一定的損害，降低了設(shè)備的利用率。將變頻技術(shù)利用到設(shè)備的啟動(dòng)上，就會(huì)減少啟動(dòng)時(shí)對(duì)設(shè)備的損害，從而延長(zhǎng)了設(shè)備壽命；

2.壓風(fēng)系統(tǒng)的控制。在壓風(fēng)系統(tǒng)中，以往采用的是開環(huán)控制方式，利用調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)整個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)過程當(dāng)中會(huì)重復(fù)地啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備，使得風(fēng)力會(huì)產(chǎn)生變化，不利于保持設(shè)備的恒壓，這樣對(duì)機(jī)電設(shè)備本身造成了一定的損害，同時(shí)也增添了維修費(fèi)用。將變頻技術(shù)利用到設(shè)備改造中，就會(huì)改變這種狀況，變頻設(shè)備有兩種控制方式：一種是壓力閉環(huán)控制，利用這種方式進(jìn)行系統(tǒng)控制時(shí)，壓力變送器能夠及時(shí)對(duì)設(shè)備壓力進(jìn)行檢測(cè)，然后與規(guī)定值比較，再利用兩者的差值進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，這樣就保證了設(shè)備的恒壓狀態(tài)；另一種是手動(dòng)調(diào)節(jié)的方式，在電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方面，變頻器也可以運(yùn)用電位器來手動(dòng)調(diào)節(jié)的，這種方式一般用在壓力變送器出現(xiàn)故障的時(shí)候。為了方便操作，在變頻器控制柜上設(shè)置了復(fù)位按鈕，一旦變頻器發(fā)生故障，就可以利用復(fù)位按鈕來進(jìn)行修復(fù)。無論是利用壓力閉環(huán)控制還是手動(dòng)調(diào)節(jié)的方式都能夠提高設(shè)備的利用率，減少了設(shè)備的維修量，對(duì)空壓機(jī)設(shè)備具有重要意義。

（二）變頻技術(shù)在空壓機(jī)中的應(yīng)用。傳統(tǒng)的煤礦機(jī)電設(shè)備中空壓機(jī)的運(yùn)行方式存在一定的問題，使用直接啟動(dòng)或者用轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)的方式時(shí)，初始電流大，頻率不穩(wěn)定，波動(dòng)幅度大，對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械設(shè)備造成的沖擊和損耗非常強(qiáng)烈，極大地縮短空壓機(jī)機(jī)電設(shè)備的使用壽命。傳統(tǒng)的壓風(fēng)系統(tǒng)采用的是開環(huán)控制的方式，頻繁地起動(dòng)設(shè)備和電動(dòng)機(jī)，這種方式不能提供恒壓供風(fēng)，而且設(shè)備損耗也大幅度增強(qiáng)。變頻技術(shù)在空壓機(jī)的應(yīng)用中，可以提供壓力閉環(huán)控制及開環(huán)控制手動(dòng)調(diào)節(jié)兩種控制方式的選擇，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以自主根據(jù)差值調(diào)節(jié)空壓機(jī)轉(zhuǎn)速，工作人員可以便利地在變頻器控制柜上保持空壓機(jī)的供風(fēng)壓力恒定為設(shè)定值。變頻技術(shù)將對(duì)空壓機(jī)的工作頻率做出最為及時(shí)和準(zhǔn)確的監(jiān)控，當(dāng)空壓機(jī)的壓力、溫度等參數(shù)超過高限值或出現(xiàn)斷水信號(hào)時(shí)，變頻運(yùn)行將自動(dòng)地停在空壓機(jī)設(shè)備中，使用變頻技術(shù)可以及時(shí)有效地掌握空壓設(shè)備的具體運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，配以先機(jī)的預(yù)警裝置，既可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，同時(shí)可以保證機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性、安全性。

（三）變頻技術(shù)在皮帶機(jī)中的應(yīng)用。煤炭企業(yè)還要使用大功率的皮帶機(jī)來完成礦料運(yùn)輸工作，必須要依靠電機(jī)帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，因此煤炭企業(yè)要使用足夠大的電流來啟動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)。由于傳統(tǒng)的液力藕合器會(huì)使電路電壓發(fā)生較大變化，因此大大降低皮帶使用年限，同時(shí)使用液力藕合器還會(huì)產(chǎn)生大量熱量，加速了皮帶老化速度。為了延長(zhǎng)皮帶使用壽命，技術(shù)人員可將變頻技術(shù)應(yīng)用于皮帶機(jī)中，以此實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)的軟啟動(dòng)，進(jìn)而確保皮帶機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，降低電能消耗。通過調(diào)查可知，將變頻技術(shù)應(yīng)用于皮帶機(jī)中后，藕合器能量和能源的利用效率大大提高。另外，設(shè)備維修費(fèi)用大大降低，使煤炭企業(yè)獲得較多的經(jīng)濟(jì)效益。

（四）變頻技術(shù)在水泵中的應(yīng)用。水泵將機(jī)械能裝換為液體能量，以抽送液體為目的。水泵不僅可以用來輸送液體，而且能夠?qū)崿F(xiàn)液體增壓，它在礦區(qū)給水、給液中發(fā)揮著重要作用。在以往的工作中，泵空轉(zhuǎn)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，在頻繁的起停工作中容易發(fā)生故障，同時(shí)也耗費(fèi)了大量的電能。將變頻技術(shù)運(yùn)用到泵中可以有效的提高設(shè)備運(yùn)行率，減少設(shè)備故障的發(fā)生，同時(shí)能夠起到很好的節(jié)能效果，操作起來也非常簡(jiǎn)單。其中中國(guó)礦業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)出了一套煤礦井下排水泵站的監(jiān)控系統(tǒng)，這在提高水泵性能方面有很好的效果。將變頻器利用到水泵中，可以給水泵的起停減速，使井下液位達(dá)到恒定，減少了泵的空轉(zhuǎn)時(shí)間，起到了很好的節(jié)能效果。

（五）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(shí)出現(xiàn)了為煤礦特殊環(huán)境專門設(shè)計(jì)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)速卜降了很多。電機(jī)實(shí)際輸出功率為改進(jìn)前前導(dǎo)器半關(guān)閉時(shí)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。可以靈活的控制抽水泵的平滑起停、適時(shí)加減速，保證了井下液位的恒定，降低了水泵空轉(zhuǎn)時(shí)問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。

三、結(jié)語

要想實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，就要積極采取對(duì)策預(yù)防煤礦機(jī)電事故發(fā)生。因此，通過增強(qiáng)員工安全意識(shí)、合理使用機(jī)電設(shè)備、加強(qiáng)機(jī)電部門管理、提升工作人員素質(zhì)，最終能切實(shí)有效地預(yù)防機(jī)電事故的發(fā)生，促進(jìn)煤礦可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)今時(shí)代，技術(shù)是決定一個(gè)企業(yè)發(fā)展速度的重要因素，對(duì)于煤炭企業(yè)來說，應(yīng)切實(shí)將變頻技術(shù)合理應(yīng)用于煤礦機(jī)電設(shè)備中，以此提高煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行精度，簡(jiǎn)化煤礦機(jī)電設(shè)備操作步驟，降低煤炭企業(yè)能源消耗，延長(zhǎng)煤礦機(jī)電設(shè)備使用壽命，從而讓煤炭企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

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