煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)與節(jié)能方法研究

王勛

（運(yùn)城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 運(yùn)城 044000）

基于變頻控制技術(shù)日趨成熟，將其應(yīng)用在煤礦機(jī)電中，已經(jīng)成為當(dāng)前實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的的主要方式，并在一定程度上有效彌補(bǔ)了煤礦開采中的不足，有利于煤礦企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。

1 煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)

變頻控制技術(shù)，實(shí)際上是社會(huì)發(fā)展與進(jìn)步的必然產(chǎn)物，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)等的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，形成一種具有綜合性質(zhì)的技術(shù)方式。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，變頻控制技術(shù)就是充分的利用了半導(dǎo)體器件自身的作用，對(duì)電源所發(fā)出的電流進(jìn)行轉(zhuǎn)變，從而將電機(jī)設(shè)備的轉(zhuǎn)速進(jìn)行合理的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。具體而言，變頻控制技術(shù)就是將電源的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，然后再將直流電轉(zhuǎn)換為不同的交流電，又或者是將電源的直流電直接通過(guò)逆變的方式轉(zhuǎn)換為交流電，滿足各個(gè)機(jī)電設(shè)備的使用需求。

在電流不同轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，就是對(duì)電流的頻率進(jìn)行具體的、恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)交流電、直流電與交流電之間相互轉(zhuǎn)化的目的。

隨著技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體技術(shù)不斷優(yōu)化，極大地促進(jìn)了變頻控制技術(shù)的優(yōu)化與發(fā)展，并且改善了變頻控制技術(shù)，其功能、性能更能夠適應(yīng)當(dāng)前的需求。在變頻控制技術(shù)的優(yōu)化中，主要是通過(guò)半導(dǎo)體器件將工頻電源的電流進(jìn)行控制并改變，從而實(shí)現(xiàn)控制不同機(jī)電設(shè)備電能的目的，同時(shí)提高生產(chǎn)的質(zhì)量與效率，降低生產(chǎn)所需的能耗。

2 煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)的節(jié)能方法

在煤礦的機(jī)電中，變頻控制技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并已經(jīng)滲透到了煤礦生產(chǎn)的流程、環(huán)節(jié)中，不僅全面提高了煤礦開采、生產(chǎn)的效率，還保證了機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低了設(shè)備運(yùn)行的能耗，極大的促進(jìn)了煤礦的發(fā)展。在煤礦機(jī)電的運(yùn)行中，要想應(yīng)用變頻控制技術(shù)全面實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)，其具體的方法主要有以下幾種。

2.1 應(yīng)用在提升機(jī)中

在煤礦開采的過(guò)程中，提升機(jī)發(fā)揮著重要的作用，實(shí)際上就是將煤礦開采工作所需的物料、人員安全的傳運(yùn)到指定位置。就傳統(tǒng)的運(yùn)行技術(shù)而言，其控制方式主要就是調(diào)節(jié)金屬的電阻，在接觸器或鼓型控制器將電源切斷，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)提升機(jī)速度的目的。但是，這樣的控制方式存在一定缺陷，即在提升機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)消耗大量的電阻，很容易發(fā)生散熱困難等問(wèn)題，加之電阻調(diào)速的具體范圍較小，無(wú)法保證調(diào)節(jié)的精度。對(duì)此，將變頻控制及時(shí)應(yīng)用在提升機(jī)中，能夠使提升機(jī)的運(yùn)行速度得到精準(zhǔn)的控制，彌補(bǔ)傳統(tǒng)控制方式存在的不足，保證提升機(jī)能夠在平穩(wěn)的前提下實(shí)現(xiàn)加速、減速，全面提升煤礦機(jī)電系統(tǒng)的性能，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。將變頻控制系統(tǒng)應(yīng)用在提升機(jī)中，其具體方式如下。

（1）在應(yīng)用的過(guò)程中，將編程器與變頻控制技術(shù)結(jié)合起來(lái)，同時(shí)編制具體的指令，調(diào)整變頻控制的形式，并且有效地控制了電控系統(tǒng)中繼電器存在的邏輯關(guān)系。同時(shí)，將變頻控制器應(yīng)用在提升機(jī)中，還能夠?qū)㈦娐穲D、梯形圖等進(jìn)行準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換，保證提升機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）將變頻控制技術(shù)應(yīng)用在提升機(jī)中，僅僅需要使用少量的外部線路便可以控制繼電器，而這樣的方式能夠有效減少機(jī)電中的繼電器數(shù)量，從而進(jìn)一步改善了提升機(jī)中故障多、空間小等問(wèn)題，為機(jī)電的運(yùn)行提供良好的環(huán)境。

（3）在處理提升機(jī)的故障時(shí)，能夠通過(guò)觸摸屏、編程器對(duì)故障進(jìn)行全面排查，操作方式簡(jiǎn)單、便捷，能夠使工作人員全方位地掌握電器、機(jī)械存在的故障。

2.2 應(yīng)用在皮帶機(jī)中

在煤礦的開采、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)中，皮帶機(jī)的能耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于提升機(jī)在運(yùn)行中的能耗，主要就是通過(guò)繞線電機(jī)經(jīng)轉(zhuǎn)子繞組以后，將皮帶機(jī)進(jìn)行降壓?jiǎn)?dòng)并以工頻的方式運(yùn)行，然后通過(guò)液壓耦合器將電流切換至皮帶機(jī)。具體而言，煤礦中的皮帶機(jī)主要采用的是轉(zhuǎn)子串接電阻、減壓空載啟動(dòng)的方式來(lái)改善運(yùn)行中的轉(zhuǎn)矩，加之機(jī)電啟動(dòng)的時(shí)間較短，如果皮帶自身的韌性不符合啟動(dòng)、運(yùn)行的要求，那么經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行以后，就會(huì)直接影響皮帶的性能，甚至發(fā)生皮帶斷裂等問(wèn)題。

對(duì)此，將變頻控制技術(shù)應(yīng)用皮帶機(jī)中，能夠使其實(shí)現(xiàn)“軟器”、“軟?！钡哪康模M(jìn)而彌補(bǔ)皮帶機(jī)在傳統(tǒng)控制方式中存在的不足，例如：在啟動(dòng)皮帶機(jī)的過(guò)程中，通常會(huì)產(chǎn)生較大的電流，使得設(shè)備內(nèi)部發(fā)熱、發(fā)燙，嚴(yán)重的情況下會(huì)強(qiáng)烈的波動(dòng)電網(wǎng)電壓，產(chǎn)生大量的能耗；當(dāng)液力耦合器處于運(yùn)行的狀態(tài)時(shí)，其內(nèi)部的油溫升高的速度較快，并且增加各個(gè)各部之間的摩擦，影響設(shè)備的使用效果等。通過(guò)應(yīng)用變頻控制技術(shù)，能夠保證皮帶在穩(wěn)定的環(huán)境中運(yùn)行，提高皮帶自身的性能。在工作頻率、力矩等方面，設(shè)備能夠結(jié)合當(dāng)前煤礦的需求，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)、改變自身的負(fù)荷，不僅安全高效，還能夠有效降低設(shè)備的能耗。在煤礦機(jī)電的運(yùn)行中，變頻控制技術(shù)能夠更加充分的發(fā)揮皮帶機(jī)自身的能量回饋功能，進(jìn)而增強(qiáng)機(jī)電設(shè)備自身的節(jié)能效果，并且延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低檢修方面的成本支出。

2.3 應(yīng)用在通風(fēng)機(jī)中

在煤礦的開采、生產(chǎn)中，通風(fēng)機(jī)是其不必可少的設(shè)備，并且需要運(yùn)行較長(zhǎng)的時(shí)間，對(duì)于整個(gè)礦井而言，通風(fēng)機(jī)具有“呼吸”的重要作用。隨著技術(shù)的優(yōu)化、創(chuàng)新，煤礦的礦道長(zhǎng)度不斷增加，并且開采的深度也在不斷的增加，這樣的工作環(huán)境增加了通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的壓力。因此，通風(fēng)機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，需要不斷加大其自身的功率，但是如何才能夠有效增加通風(fēng)機(jī)的功率成為當(dāng)前面臨的主要問(wèn)題。

將變頻控制技術(shù)應(yīng)用在通風(fēng)機(jī)中，能夠使機(jī)電設(shè)備結(jié)合工作環(huán)境的需求、煤礦開采巷道中的風(fēng)險(xiǎn)等因素，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整自身風(fēng)力的程度，避免發(fā)生風(fēng)力浪費(fèi)的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。在通風(fēng)機(jī)設(shè)備中應(yīng)用變頻控制技術(shù)，與皮帶機(jī)一樣能夠?qū)崿F(xiàn)“軟啟動(dòng)”，避免在啟動(dòng)的過(guò)程中由于電流較大而影響電網(wǎng)的運(yùn)行，從而降低煤礦生產(chǎn)中的危險(xiǎn)程度，為工作人員營(yíng)造一個(gè)安全的工作環(huán)境。同時(shí)，應(yīng)用變頻控制技術(shù)能夠適當(dāng)?shù)恼{(diào)整通風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，使其不必長(zhǎng)時(shí)間出于滿負(fù)荷的狀態(tài)，在降低能耗的同時(shí)，還能夠延長(zhǎng)通風(fēng)機(jī)的使用壽命。通常情況下，通風(fēng)機(jī)都是以較慢的速度完成運(yùn)行的，進(jìn)而有效的控制了使用強(qiáng)度，減少設(shè)備的檢修頻次。最后，值得注意的是，在煤礦生產(chǎn)中，盡量避免兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)采用相同的頻率運(yùn)行，但是需要保證通風(fēng)機(jī)的風(fēng)速值，避免由于風(fēng)阻不同而影響設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

2.4 應(yīng)用在水泵中

在煤礦的生產(chǎn)過(guò)程中，水泵是其重要的設(shè)備之一，由于生產(chǎn)需要處理大量的水資源，所以水泵會(huì)在運(yùn)行的過(guò)程中產(chǎn)生大量的能耗。對(duì)此，為了能夠降低煤礦生產(chǎn)的能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，可以將變頻控制技術(shù)應(yīng)用在水泵中，即滲透至供水、液用泵之中。通過(guò)這樣的方式，能夠使水泵在抽水啟動(dòng)、停止的過(guò)程中更加平穩(wěn)，全面增強(qiáng)水泵設(shè)備的靈活性與穩(wěn)定性。同時(shí)，將變頻控制技術(shù)應(yīng)用在水泵中，能夠避免機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行中各個(gè)部件之間的磨損，降低水泵在啟停中所產(chǎn)生的大量能耗。基于變頻控制技術(shù)的應(yīng)用，有效的減少了設(shè)備在運(yùn)行中機(jī)械所生成的沖擊力，避免水泵在運(yùn)行中發(fā)生故障，從根本上延長(zhǎng)了水泵的使用壽命。同時(shí)，在這樣的運(yùn)行環(huán)境中，保證了水泵運(yùn)行的穩(wěn)定性，為煤礦的開采、生產(chǎn)提供充足的水源，為煤礦的發(fā)展提供技術(shù)保障。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在煤礦行業(yè)中，高能耗是其不可避免的缺陷，但是將變頻控制技術(shù)應(yīng)用在機(jī)電中，能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。以此為基礎(chǔ)，依據(jù)變頻控制技術(shù)的原理，將其應(yīng)用在煤礦開采中，使提升機(jī)的運(yùn)行更加平穩(wěn)，充分發(fā)揮了皮帶機(jī)能量回饋的功能，同時(shí)使通風(fēng)機(jī)能夠結(jié)合實(shí)際需求調(diào)整風(fēng)速，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

[1]李茂龍． 探析變頻控制技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用[J]． 低碳世界,2017,(04):77-78．

[2]王?。?淺析煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)與節(jié)能[J]． 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2015,(06):14．

[3]何新建． 變頻控制技術(shù)在煤礦機(jī)電中的應(yīng)用研究[J]． 河南科技,2016,(14):111-112．