煤礦機(jī)電設(shè)備節(jié)能改造中變頻技術(shù)的應(yīng)用

鄭 立

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦 山西古交 030205）

引言

我國屬于煤炭資源儲(chǔ)量大國，占世界儲(chǔ)量的13%，儲(chǔ)備總量僅次于美國和俄羅斯。煤炭帶國民工業(yè)生產(chǎn)提供有利的保障。但是在煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的背景下，存在煤炭市場(chǎng)處于供大于求、中小煤炭存在私自開采等眾多問題。在推動(dòng)能源革命和經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)下，煤炭市場(chǎng)呈現(xiàn)低速增長甚至零增長態(tài)勢(shì)，國家針對(duì)煤炭行業(yè)的諸多問題，先后出臺(tái)政府干預(yù)的宏觀調(diào)控政策，依法依規(guī)對(duì)現(xiàn)有涉煤行政審批事項(xiàng)和相關(guān)收費(fèi)進(jìn)行全面清理，制訂與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相適應(yīng)的、統(tǒng)一的污染物排放收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，以排放標(biāo)準(zhǔn)控制能源消費(fèi)量，調(diào)控和優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，重塑公平的能源競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境等重要舉措[1-4]。

1 繞淺析變頻節(jié)能技術(shù)概述

隨著國家一些列圍繞煤炭行業(yè)出臺(tái)的管控措施，其目的在于有效降低煤炭生產(chǎn)的耗能問題，并提升煤炭產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。變頻節(jié)能技術(shù)近年來在我國煤炭生產(chǎn)行業(yè)廣泛使用，經(jīng)實(shí)踐證明，在煤炭機(jī)械設(shè)備中使用變頻節(jié)能技術(shù)有助于采煤機(jī)、皮帶傳輸機(jī)和提升機(jī)等機(jī)械設(shè)備有效的降低耗能的同時(shí)提升生產(chǎn)效率。

變頻節(jié)能是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。在目前煤炭產(chǎn)業(yè)開采過程中，主要煤炭機(jī)電設(shè)備采用電子技術(shù)、電機(jī)傳動(dòng)技術(shù)和微機(jī)技術(shù)等。通過在實(shí)踐生產(chǎn)中的使用，煤炭機(jī)電設(shè)備建立變頻控制技術(shù)。變頻控制技術(shù)運(yùn)用在機(jī)電設(shè)備中，對(duì)機(jī)電技術(shù)和弱點(diǎn)技術(shù)有效聯(lián)系，形成具有綜合性的電子技術(shù)。變頻節(jié)能原理是通過電子半導(dǎo)體部件將電壓轉(zhuǎn)化成現(xiàn)有工作頻率。變頻節(jié)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備低耗能的改造目的，將整流器轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娫吹墓ゎl電流，利用電壓和頻率有效控制電流[5]。

2 變頻節(jié)能技術(shù)在我國煤炭機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)煤炭能源的需求不斷加劇。我國逐漸成為了世界上耗能的大國，作為最大的發(fā)展中國家，我國的社會(huì)經(jīng)濟(jì)水及科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展過程中，在能源有效利用率上整體水平偏低，存在煤炭資源開采高耗能的情況，一定程度上有礙煤炭行業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。為了順應(yīng)時(shí)代對(duì)環(huán)保的發(fā)展需要，實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展，亟待呼喚節(jié)能環(huán)保的開采技術(shù)出現(xiàn)。

近年來，隨著國家對(duì)中小煤炭企業(yè)的管控及人們環(huán)保意識(shí)的進(jìn)步，煤炭行業(yè)紛紛采用變頻節(jié)能技術(shù)，并在煤炭機(jī)電設(shè)備中廣泛使用。在眾多采煤機(jī)、皮帶傳輸機(jī)和提升機(jī)等機(jī)械設(shè)備上裝置變頻節(jié)能技術(shù)，可有效提升設(shè)備的穩(wěn)定性、安全性，同時(shí)減少開煤炭開采過程中的機(jī)電設(shè)備高耗能的情況。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)變頻節(jié)能技術(shù)的使用，可有效降低機(jī)械設(shè)備的維修頻次、保養(yǎng)頻次，煤炭企業(yè)降低對(duì)機(jī)械設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的成本，有效的提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效益[6]。

3 煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用探討

隨著電子技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各類煤炭機(jī)電設(shè)備也隨著發(fā)展發(fā)生日新月異的變革。變頻節(jié)能技術(shù)為煤炭機(jī)電設(shè)備提供有效的技能保障，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本費(fèi)用、機(jī)電設(shè)備使用折舊率減低的同時(shí)，生產(chǎn)品質(zhì)不斷提升。在煤炭機(jī)械設(shè)備發(fā)展中對(duì)變頻技術(shù)也提出新的要求。煤炭行業(yè)管理者在機(jī)電設(shè)備購置和使用中注重變頻節(jié)能技術(shù)，加速技術(shù)其實(shí)現(xiàn)應(yīng)用[7]。

3.1 機(jī)電設(shè)備中變頻技術(shù)應(yīng)用原理

在煤炭機(jī)械設(shè)備中，IGBT和GTR模塊交替運(yùn)用，促進(jìn)煤炭節(jié)點(diǎn)設(shè)備功率的IPM模塊發(fā)展逐漸增加。同時(shí)理論實(shí)踐對(duì)壓頻比控制技術(shù)也在不斷更新，運(yùn)用矢量控制在變頻節(jié)能技術(shù)上得到高頻次運(yùn)用，使煤炭機(jī)械設(shè)備在調(diào)速功能具有良好的控制性和識(shí)別性功能。變頻節(jié)能技術(shù)逐漸由單一數(shù)字處理技術(shù)向集成電路過渡，運(yùn)用精確指令及數(shù)字信號(hào)控制運(yùn)算方法。在機(jī)電設(shè)備使用中，變頻器采用電力半導(dǎo)體通路和交流電頻率向電壓和頻率之間進(jìn)行轉(zhuǎn)化。讓機(jī)電設(shè)備改變頻率的同時(shí)，調(diào)整設(shè)備運(yùn)動(dòng)速度得以良好實(shí)現(xiàn)。

3.2 變頻節(jié)能技術(shù)在皮帶傳輸機(jī)上的應(yīng)用

皮帶傳輸機(jī)是在煤炭生產(chǎn)過程中的重要組成部分，重要作用是對(duì)井下煤炭起到傳輸運(yùn)輸?shù)淖饔?。在傳統(tǒng)的皮帶傳輸機(jī)應(yīng)用中，皮帶機(jī)使用液力耦合器實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)模式。但在長時(shí)間使用后容易產(chǎn)生皮帶老化、斷裂的呢過問題。在皮帶傳輸機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，會(huì)受到煤炭向下的重力、皮帶之間的摩擦力和垂直皮帶的彈力，在眾多力相互作用下將井下煤炭向上是運(yùn)輸。隨著皮帶傳輸機(jī)械設(shè)備的更新?lián)Q代，變頻技術(shù)引入到皮帶傳輸機(jī)上，使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后電流得到很好的控制不斷減少電流的波動(dòng)，有效穩(wěn)定皮帶傳輸機(jī)的性能。讓運(yùn)輸功率更為平均，有效解決機(jī)電內(nèi)沖擊和機(jī)械發(fā)熱的情況，提升皮帶傳輸機(jī)傳遞工作的平穩(wěn)、安全開展[8]。

3.3 變頻節(jié)能技術(shù)在提升機(jī)上的應(yīng)用

提升機(jī)是對(duì)井下廢料、礦石及開采設(shè)備的提升和運(yùn)輸。由于井下系統(tǒng)的地質(zhì)、地形復(fù)雜。及工作運(yùn)行速度的加快，提升機(jī)在運(yùn)輸不同物件時(shí)隨著傳輸要求電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)采取相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。因此，為了保障提升機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、可靠運(yùn)行，變頻節(jié)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)交流電傳動(dòng)系統(tǒng)在提升系統(tǒng)要求下按照一定速度調(diào)節(jié)，通過PLC控制系統(tǒng)對(duì)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制功能。使提升機(jī)對(duì)于位置和速度得以精準(zhǔn)控制，保障運(yùn)送系統(tǒng)不受外界干擾平穩(wěn)安全提升[9]。

結(jié)語

變頻節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于煤炭行業(yè)機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)過程中。這一技術(shù)可有效控制設(shè)備的運(yùn)行速度、使用功率等方面，同時(shí)有效降低機(jī)械設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)頻次。通過在采煤機(jī)、皮帶傳輸機(jī)和提升機(jī)等機(jī)械設(shè)備上的實(shí)踐應(yīng)用，變頻節(jié)能技術(shù)可有效提升煤炭行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)符合我國對(duì)可持續(xù)發(fā)展理論中實(shí)施資源的優(yōu)化配置的要求。煤炭行業(yè)降低能源消耗才能從真正意義上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步發(fā)展[10]。