變頻節(jié)能技術在煤礦機電設備中的應用

劉 杰

(山西省陽泉煤業(yè)集團沙鋼礦業(yè)投資有限公司，山西 臨汾 043500)

0 引言

我國的煤炭資源非常豐富，可以說在世界上的儲備量都是居于前列的。煤炭資源在我國所有資源的使用中都占據著非常重要的地位，并且在我國經濟發(fā)展的過程中越來越發(fā)揮著重要的作用。但是我國煤礦產業(yè)的安全事故頻發(fā)，而且產生的內耗也非常的嚴重。在我國很多中小煤礦的生產中，變頻節(jié)能技術的運用也更加廣泛。目前，變頻節(jié)能技術已經越來越多地運用于煤礦機電設備的使用中，并且已經很好地解決了我國煤礦生產能耗過大的問題。

1 變頻節(jié)能技術的定義與煤礦設備運用原理

1.1 變頻節(jié)能技術的定義

變頻節(jié)能技術是通過利用相關的設備和技術來實現電流頻率的改變。通常用來改變電流頻率的設備被叫做變頻器。其主要由電源板、電極電容量、鍵盤和其他部件構成，將這些部件組合起來，便能夠實現變頻和節(jié)能的功能。在傳統機電設備的建造過程中，電流的頻率一直都發(fā)揮著非常重要的作用[1]。設備長期處于運行的過程中，其轉數是不能被改變和控制的，因此很多機電設備長時間都會處于一種恒定運動的狀態(tài)，導致設備的內耗過于嚴重，從而使得設備的使用壽命大大地增加。如果能在設備中引入變頻技術，則不僅能夠很好地改變機電設備的運行速度，而且還能夠有效地降低設備運行的損耗。

1.2 變頻節(jié)能技術在煤礦設備中的運用原理

目前，GTR和IGBT模塊經常會在煤礦節(jié)能設備中得以更好地更替和運用，而在該運作的中發(fā)展起來的IPM模塊使得煤礦節(jié)點設備的功率正在不斷的增大。此外，壓頻比的控制方式在理論和實踐上都得到了很大程度的革新，而最終采用的矢量控制的方法使得變頻節(jié)能技術能夠在最大的范圍內長時間得以運用。

模糊優(yōu)化控制和人工神經網絡控制的方法使得各種類型的變頻技術能夠在最大的范圍內得以集中，而所采用的技術也由原先的單一數字信息處理發(fā)展到了專用的集成電路。新出現的數字信號處理器和精簡指令計算機等都是非常不錯的例子。

另外，變頻技術在煤礦機電都能夠不斷地得以綜合性的應用，不僅僅是擁有最基本的調速的功能，還有編程和參數識別的功能。一般變頻器在使用的過程中都是通過利用電力半導體的通路和頻率固定不變的交流電最終變換成為不斷在變化的電壓和頻率[2]。頻率的改變其實也可以很好地實現調速的功能。

2 變頻節(jié)能技術在煤礦設備中的應用與前景

2.1 提升機的應用

煤礦企業(yè)進行煤礦生產的過程中，提升機的運用占據著非常重要的地位，煤礦提升機的運用將會在很大程度上影響著煤礦生產中的安全和其他問題。因此，在使用的過程中，提升機的調速占據著非常重要的地位，可以通過將金屬的電阻接到電動機的轉子中來更好地實現調速。但是在實際使用中可能會使得煤礦生產中的安全性降低，變相地增強了提升機的電能消耗。隨著科學技術的不斷發(fā)展，如果能夠將變頻防爆的提升機和四象變頻的調速體系很好地結合在一起，之后再通過利用數字信息化控制技術來把輸入和輸出的接口更好地結合起來再實現控制，這樣一方面能夠較好地實現提升機運輸的作用，另外一方面又能夠達到遠程控制的目的。

2.2 皮帶輸送機的運用

皮帶輸送機在煤礦機電設備中的運用也非常廣泛，它通過皮帶將煤炭運送到井下，這其實是更好地發(fā)揮輸送機的摩擦牽引的作用。摩擦力和張力能夠使得物體在支撐的輥輪上進行運動，通過這樣不斷運動的方式來完成煤炭運輸的工作。而在傳統的使用皮帶運輸機的過程中，經常會利用液力耦合器來實現對皮帶機的軟啟動，這樣雖然也能夠保證皮帶運輸機的使用，但是時間一長皮帶就易老化，最終斷裂。如果將變頻技術加入到皮帶輸送機的運用中去，電機啟動時的電流波動會逐步減少，最終使得機電內部比較少的產生機械發(fā)熱和受到沖擊的現象。使得皮帶機傳送的功能發(fā)揮到最大。

2.3 流體負荷設備

變頻節(jié)能技術同樣也能夠被廣泛地運用于流體負荷設備中。在廣大煤礦機械的運用過程中，風機和泵機內部普遍被采用的還是變頻調速的功能，而且這種變頻調速的功能在風機的運用范圍內最為廣泛。新型的風機在煤礦開采中得到了廣泛的運用；它不僅轉速已經得到了明顯的降低，而且實際輸出的功率也已經明顯變少，不僅能夠更好地適應煤礦礦井生產的特點，而且能夠很好地降低電能的消耗[3]；變頻的調速設備不僅能夠使礦區(qū)設備工藝控制的靈活性進一步增強，而且能夠有效降低對機械造成的沖擊力，最終使得產品的品質得以提升。自從將變頻節(jié)能技術更好地融入到抽水泵的控制中，煤礦井下的液位穩(wěn)定性也得以增強，并通過有效地降低能耗，使得煤礦生產變得更加安全。

2.4 變頻節(jié)能技術在煤礦設備中的運用前景

在電子技術和微電子技術不斷發(fā)展的今天，各種類型的高壓大功率的調速器也在不斷地發(fā)展和完善，變頻技術的運用一方面能夠節(jié)約電能，降低生產成本，從而達到提高產品質量的目的；另一方面變頻技術也是完善生產工藝的重要手段。雖然我國新型的節(jié)能資源已經得到了長足地開發(fā)，煤炭資源的使用比重也得到了下降，但是我國煤炭的基數仍然非常大。未來很長一段時間內，煤炭行業(yè)始終保持著長期穩(wěn)定的發(fā)展，并且在很長的一段時間內一直都會是我國的高能耗產業(yè)。企業(yè)的管理者必須要不斷地將變頻節(jié)能技術融入到煤礦機電設備中去，才能夠為企業(yè)發(fā)展帶來更多的潛能。

3 結語

從我國煤礦行業(yè)的發(fā)展模式來看，包括在采煤機、提升機和其他煤礦設備中融入變頻節(jié)能技術之后，其節(jié)能的效果將會變得更好，在使用的過程中，能源的消耗量降低了30%左右。從目前變頻節(jié)能技術在我國煤礦機電設備運用的現狀來看，其發(fā)展的前景是非常的廣闊的，能夠更好地促進我國經濟的發(fā)展。機電中使用高效節(jié)能的變頻技術必將會成為未來發(fā)展的重要趨勢，將來會有更多種類的煤礦機械設備融入變頻技術。因此，在煤礦機電設備發(fā)展的過程中發(fā)展與之相匹配的變頻節(jié)能技術是非常重要且很有必要的。