淺談變頻技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中的運用

劉海余 王文林

【摘 要】煤礦屬于不可再生資源，煤礦工業(yè)的市場面臨著資源稀缺、僧多粥少的局面。如何減少能源產(chǎn)業(yè)的不必要消耗、并盡最大可能減少能源浪費帶來的環(huán)境污染，成為煤炭產(chǎn)業(yè)需要嚴(yán)肅思考的問題。減少能源浪費，可行的一條途徑就是對機電設(shè)備進行技術(shù)創(chuàng)新，變頻技術(shù)是一種可以有效提升如空壓機、采掘機等機電設(shè)備性能，節(jié)省能源消耗的新技術(shù)，對改善煤炭企業(yè)的生存狀況，調(diào)整煤礦行業(yè)的生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)有著尤為明顯的促進作用。

【關(guān)鍵詞】變頻技術(shù)；煤礦機電設(shè)備；運用

隨著我國市場經(jīng)濟競爭越來越激烈，煤礦企業(yè)要想占據(jù)有利地位，首先要合理用變頻技術(shù)的節(jié)能效果完成相關(guān)的煤礦開采工作，并且利用該技術(shù)能最大限度的提升煤礦開采的質(zhì)量與數(shù)量。同時，變頻技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中應(yīng)用還是企業(yè)提升經(jīng)濟效益、節(jié)約成本的關(guān)鍵點。

一、變頻技術(shù)的應(yīng)用原理分析

所謂的變頻技術(shù)就是可以將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌l率交流電的技術(shù)手段，它還可以把交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，而后再轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌l率的交流電。在應(yīng)用它的過程中，需要從變化中對所需的頻率予以轉(zhuǎn)變，但是，需要注意的是，這一過程中不會對電能進行轉(zhuǎn)變。變頻技術(shù)可以將晶體管轉(zhuǎn)化為絕緣柵雙極晶體管，最終對功率機器實現(xiàn)高效的轉(zhuǎn)化，體現(xiàn)出智能化的應(yīng)用優(yōu)勢。在應(yīng)用交流電對煤礦機電設(shè)備進行發(fā)動的過程中，可能會浪費諸多的能源，同時會將交流電的運作速度予以轉(zhuǎn)變，這一過程中的電能耗損會有所減少，最終會促使資源利用率得以切實提升。

二、變頻技術(shù)在煤礦企業(yè)生產(chǎn)中的重要性

隨著煤炭資源消耗速度的不斷加快，煤炭資源的總量在不斷減少，且煤炭資源的開采難度也是越來越高，各個煤炭生產(chǎn)企業(yè)之間的競爭也是越來越厲害。隨著用工成本的不斷提升，各個煤炭企業(yè)的生產(chǎn)效益也大不如前，如何更進一步地降低能源消耗、提升能源利用效率是關(guān)乎企業(yè)生死存亡的大問題。煤礦機電設(shè)備高效利用變頻技術(shù)，是提升企業(yè)生產(chǎn)效益，為企業(yè)節(jié)省資金的重要舉措。煤礦生產(chǎn)企業(yè)有超過7成的用電是被各種機電設(shè)備中的電動機消耗掉的，因此利用變頻技術(shù)對機電設(shè)備所用電動機進行供電，可以有效降低企業(yè)的用電消耗，每年可以為煤礦生產(chǎn)企業(yè)節(jié)省大量的資金，而且其應(yīng)用還會使設(shè)備的運行更加平穩(wěn)，大大增加機電設(shè)備運行的可靠性，這對提升煤礦企業(yè)的生產(chǎn)安全具有十分重要的作用。筆者將在下文中對煤礦企業(yè)主要使用機電設(shè)備應(yīng)用變頻技術(shù)的情況進行簡要說明。

三、煤礦機電設(shè)備中變頻技術(shù)的應(yīng)用

（一）提升機方面的應(yīng)用

在復(fù)雜、繁重的條件下，礦井提升機才能正常運轉(zhuǎn)，其需要復(fù)雜的工作條件，進而使得提升機要有較強的設(shè)備功能。在實際工作過程中，提升機首先要啟動關(guān)閉進行調(diào)速任務(wù)。其次，在反復(fù)工作過程中，機電設(shè)備極易出現(xiàn)故障，頻繁發(fā)生故障則會減少使用周期。在提升機中應(yīng)用變頻技術(shù)能對提升機起到良好的保護作用，同時也能提升其工作效率。提升機使用變頻技術(shù)能在一定程度上提高電氣運行能力，使得熱阻發(fā)生的故障得以有效降低，保護機械自身的同時，對節(jié)能減排也能發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

（二）變頻技術(shù)在采煤機中的應(yīng)用

隨著變頻技術(shù)在煤炭行業(yè)中的廣泛應(yīng)用和革新，變頻技術(shù)已經(jīng)日臻成熟，對機電設(shè)備的要求也有了一些標(biāo)準(zhǔn)。電機功率過大會影響到電流變頻，因此對機電設(shè)備的尺寸有一定的限制。交流電機可以比直流電機尺寸更大，有利于調(diào)整提高采煤機的功率和穩(wěn)定程度。一般而言，交流-直流-交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的電牽引采煤機損耗低、使用壽命長，運行穩(wěn)定可靠，因此受到煤礦企業(yè)的青睞。這種變頻技術(shù)主要靠牽引變壓器供電，將三相工頻交流電變幅成穩(wěn)定的直流電，或?qū)⒏邏弘娮冾l成交流電，實現(xiàn)牽引電機的無極調(diào)速。由于采礦場地環(huán)境惡劣，使得礦場的采礦機必須選取更高性能、更穩(wěn)定的設(shè)備，變頻技術(shù)應(yīng)用在采礦機中，可以降低采煤機的損耗，延長采煤機的使用壽命，提高了采煤機的科技含量，同時也為采煤機設(shè)備降低了維護檢修的成本。

（三）皮帶機當(dāng)中對變頻技術(shù)的有效運用

對于皮帶機的工作來說，在煤礦生產(chǎn)的過程當(dāng)中主要是通過電機所產(chǎn)生的一種動力進而帶動皮帶的整體運轉(zhuǎn)，將皮帶上存在的礦料以皮帶這一形式進行運輸。皮帶運轉(zhuǎn)依要輪轂、皮帶摩擦力，在皮帶機啟動時需要足夠的電流才能使皮帶運轉(zhuǎn)，因此在啟動過程中會占用很大功率，不利于降低能源消耗目標(biāo)的實現(xiàn)。國內(nèi)大部分的煤礦皮帶機以液力耦合器實現(xiàn)皮帶機軟啟動。啟動時會由于電機電流較大，導(dǎo)致電路電壓不穩(wěn)定，從而加劇了皮帶損壞和斷裂情況。另外，耦合器工作中產(chǎn)生大量的熱量，使機器內(nèi)部的油溫上升，從而加速了機械的磨損和老化，威脅機器設(shè)備使用安全。皮帶機應(yīng)用變頻技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備軟啟動，提高了設(shè)備運行與啟停穩(wěn)定性。相對傳統(tǒng)的耦合器來說，大大提高了能源的利用效率，有效減少了能源的消耗。

（四）在通風(fēng)機中的應(yīng)用方式分析

煤礦開采過程中，通風(fēng)機是極為重要的機械設(shè)備，它的應(yīng)用可以起到極為重要的作用，特別是礦井開采過程中，周邊的施工環(huán)境較為特殊，很容易充斥各類有害氣體，假如煤礦開采周邊環(huán)境過于惡劣，將會給施工工人的人身安全造成極大的威脅，甚至染上肺病疾病，對施工人員的身體健康造成極大的負面影響。因此，在進行煤礦開采時，需要借助通風(fēng)機的作用，將礦井工作中的有害氣體及時排除。但是通風(fēng)機的應(yīng)用，會增加工程施工中的耗電量，還會增加風(fēng)機中電流，而后致使通風(fēng)機極易出現(xiàn)損壞問題，最終會相應(yīng)縮減通風(fēng)機的使用壽命，對煤礦開采造成諸多不利影響。在通風(fēng)機的運作中，變頻技術(shù)的應(yīng)用可以增強通風(fēng)機的通風(fēng)性能，而后僅僅需要少量的電量，就可以提高通風(fēng)機的制風(fēng)能力，這就會相應(yīng)地降低煤礦開采企業(yè)的運營成本，同時會相應(yīng)地延長通風(fēng)機的實際使用壽命，為煤礦生產(chǎn)企業(yè)的運作和發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

（五）水泵的變頻技術(shù)應(yīng)用

礦場作業(yè)對水流的需求非常大。在實際的煤礦開采和生產(chǎn)過程中，需要安裝水泵來對水流量進行控制調(diào)節(jié)，水泵不光可以進行水流輸送，同時還能抽壓輸送各種液態(tài)物質(zhì)，并且通過水泵的控制能對液體實現(xiàn)增壓。因此可以說，水泵在礦區(qū)給液、給水中發(fā)揮著重要作用。在傳統(tǒng)的礦場機電設(shè)備運行系統(tǒng)中，水泵經(jīng)常會因為復(fù)雜的運行系統(tǒng)而處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，不光浪費了電能，對水泵零部件的消耗也是十分巨大的，長期運行后不但會降低水泵的運行效率和使用壽命，也可能會因為耗損而產(chǎn)生故障，引發(fā)生產(chǎn)事故。引入變頻技術(shù)，可以有效地提高水泵運行的靈活度，減少水泵空轉(zhuǎn)頻率，有效控制水泵的啟停速度，降低耗損，提高水泵的工作效率，同時還能有效地節(jié)省不必要浪費的電能。

四、結(jié)論

變頻技術(shù)是高新技術(shù)的產(chǎn)物，它的誕生極大地方便了對交流電動機的調(diào)速控制，在我國工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有了比較大規(guī)模的應(yīng)用，但是在煤礦機電設(shè)備中的應(yīng)用還稍顯不足。很多煤礦機電設(shè)備都有頻繁的啟停環(huán)節(jié)，而且有很多設(shè)備都有調(diào)速要求。變頻技術(shù)的引入可以很好地解決這些問題，不僅給企業(yè)節(jié)省了很多的電能消耗，還使設(shè)備運行得更加平穩(wěn)，大大延長了設(shè)備的使用壽命。我國煤礦機電設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該逐步加大對變頻技術(shù)的利用力度，使其為我國的煤礦生產(chǎn)做出更大的貢獻。

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