變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

陳志慧

(山西省宏廈第一建設(shè)有限責(zé)任公司，山西 陽泉 045008)

0 引言

變頻器主要是用于電源頻率的改變，由于科技的不斷發(fā)展，變頻器在生活和工業(yè)中均發(fā)揮出了重要作用。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)約型社會(huì)的構(gòu)建，促使經(jīng)濟(jì)得到快速發(fā)展，人們對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)的研究逐漸深入，實(shí)現(xiàn)了變頻技術(shù)在機(jī)電設(shè)備應(yīng)用中的不斷改進(jìn)，從而在煤礦生產(chǎn)方面取得了不錯(cuò)的效果[1-2]。但在變頻技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，依然存在很多問題，需要煤礦工作人員更加重視。

1 變頻技術(shù)的工作原理及重要性

1.1 變頻技術(shù)原理

在煤礦機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)過程中，正常情況下并沒有必要進(jìn)行滿載工作，為了促使設(shè)備滿足動(dòng)力要求，且不出現(xiàn)大規(guī)模的浪費(fèi)現(xiàn)象，有必要在設(shè)備使用過程中加入變頻技術(shù)，從而避免設(shè)備在使用過程中產(chǎn)生多余力矩，對(duì)設(shè)備使用壽命造成嚴(yán)重影響。在變頻技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，主要涉及到傳動(dòng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，屬于一門強(qiáng)弱電結(jié)合的綜合性技術(shù)[3-4]。變頻技術(shù)主要通過半導(dǎo)體元件對(duì)電流信號(hào)的頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再將這些交流電轉(zhuǎn)換成直流電，為設(shè)備提供動(dòng)力性支持，還可以利用逆變器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓和電流的有效調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備的無級(jí)調(diào)速。站在另一個(gè)角度來說，煤礦機(jī)電設(shè)備所應(yīng)用的變頻技術(shù)主要是利用電機(jī)轉(zhuǎn)速和電流頻率的增長(zhǎng)關(guān)系，對(duì)電流大小進(jìn)行合理改變，以此來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，并對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行有效控制。變頻技術(shù)的使用，能夠在電機(jī)運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)速度控制，可根據(jù)工作需要進(jìn)行加速或減速，為實(shí)際工作的開展提供基礎(chǔ)條件。變頻器電路主要包括4部分，即整流、直流、逆變和控制，在機(jī)電設(shè)備工作過程中，各個(gè)部分相輔相成，相互配合，共同為電機(jī)提供控制指令，為節(jié)能工作的開展提供了良好保障[5]。

1.2 變頻技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的重要性

隨著各地區(qū)煤礦開采的逐漸深入，我國(guó)可利用的煤炭資源也在逐漸減少，煤礦市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)壓力越來越大，作為用電大戶，煤礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中能否提升節(jié)能效果，對(duì)企業(yè)未來發(fā)展影響十分嚴(yán)重。變頻技術(shù)的出現(xiàn)，可以進(jìn)一步提升煤礦企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展提供基礎(chǔ)[6-7]。在當(dāng)前煤礦企業(yè)發(fā)展過程中，機(jī)械設(shè)備的使用比例超過了70%，這也突出了變頻技術(shù)巨大的發(fā)展?jié)摿?，?duì)煤礦節(jié)能減排方面也提供了很大支持。除此之外，在變頻技術(shù)獲得人們的重視之后，可以憑借良好的可控性和節(jié)能性迅速融入到煤礦生產(chǎn)市場(chǎng)之中。但在變頻技術(shù)的應(yīng)用選擇上，需要從多角度進(jìn)行考慮，對(duì)技術(shù)的實(shí)用性、安全性等因素進(jìn)行全面考察，以此來實(shí)現(xiàn)變頻設(shè)備使用效率的全面發(fā)揮，為環(huán)保等方面的工作開展提供基礎(chǔ)。

2 變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的具體應(yīng)用

2.1 變頻技術(shù)在風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

在不同時(shí)期的煤礦開采工作中，礦井的通風(fēng)情況相差很多。例如，在煤礦礦井的開采中期，一般會(huì)利用頻繁更換風(fēng)機(jī)的方式將通風(fēng)問題解決，但該種方式操作起來十分困難，還極容易導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障，從而提升了維修人員的工作量。除此之外，很多原有的風(fēng)機(jī)設(shè)備會(huì)在使用一段時(shí)間后被擱置，不僅造成了設(shè)備資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，設(shè)備的利用率也大幅度降低。如果能夠?qū)⒆冾l技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)機(jī)之中，便可以將上述實(shí)際情況徹底改變，并將煤礦通風(fēng)問題有效解決，工作實(shí)施也會(huì)變得更加方便，風(fēng)機(jī)資源的浪費(fèi)現(xiàn)象也能得到避免，在提升設(shè)備性能的同時(shí)，還能發(fā)揮出更好的節(jié)能效果。例如，在煤礦開采工作之中，如果能夠?qū)ψ冾l技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，煤礦整體只需要一臺(tái)風(fēng)機(jī)便能滿足生產(chǎn)工作中的風(fēng)量需求，從而利用簡(jiǎn)單的操作方式產(chǎn)生出復(fù)雜的工作效果，達(dá)到節(jié)能目的。

2.2 變頻技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用

由于礦井提升機(jī)的工作環(huán)境十分特殊，很多時(shí)候均是在條件復(fù)雜的情況下來開展工作，這就需要礦井提升機(jī)具備較高的應(yīng)用性能，從而為相關(guān)工作的有效開展提供基礎(chǔ)條件。在實(shí)際工作過程中，提升機(jī)需要進(jìn)行重復(fù)性啟動(dòng)，如果調(diào)速任務(wù)較多，設(shè)備故障的發(fā)生率也會(huì)進(jìn)一步被提高，將設(shè)備的整體使用壽命縮短。變頻技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以促使提升機(jī)更好的滿足各項(xiàng)工作的開展要求，還能對(duì)提升機(jī)本身提供更多的保護(hù)。在提升機(jī)中加入變頻技術(shù)之后，可以有效降低調(diào)速過程中電阻的破壞率，在下放減速器過程中，電動(dòng)機(jī)也會(huì)根據(jù)需要暫停運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至還能將用電情況轉(zhuǎn)移給電網(wǎng)。在變頻技術(shù)應(yīng)用之后，提升機(jī)的性能將會(huì)得到進(jìn)一步提升，由于變頻器內(nèi)部軟件的作用，可更好地幫助提升機(jī)完成調(diào)速，降低了設(shè)備的故障發(fā)生率。除此之外，變頻技術(shù)的應(yīng)用還可以幫助提升機(jī)節(jié)約更多的電能，從而達(dá)到節(jié)能目的。圖1是變頻技術(shù)在提升機(jī)中的具體應(yīng)用流程。

圖1 變頻技術(shù)在提升機(jī)中的具體應(yīng)用流程

2.3 變頻技術(shù)在空壓機(jī)中的應(yīng)用

首先是空壓機(jī)的啟動(dòng)，在傳統(tǒng)空壓機(jī)啟動(dòng)過程中，以直接啟動(dòng)方式為主，會(huì)利用轉(zhuǎn)子串電阻的方式，這2種啟動(dòng)方式都存在不同程度上的缺陷，促使空壓機(jī)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量電流，對(duì)設(shè)備造成一定損害。如果能夠?qū)⒆冾l技術(shù)應(yīng)用到設(shè)備啟動(dòng)過程中，便能在一定程度上降低對(duì)設(shè)備的損害程度，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備使用壽命的有效延長(zhǎng)。其次是壓風(fēng)系統(tǒng)的控制，在壓風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，主要采用開閉環(huán)的控制方式，如果利用調(diào)節(jié)器對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，相關(guān)設(shè)備便會(huì)得到重復(fù)性啟動(dòng)，從而導(dǎo)致風(fēng)力產(chǎn)生一定變化。變頻技術(shù)的應(yīng)用可以促使上述情況得到明顯改善，整體來看，變頻設(shè)備的控制方式主要包括兩種，第一種是壓力閉環(huán)控制，另一種是手動(dòng)調(diào)節(jié)方式。例如，很多煤礦空壓機(jī)變頻器的應(yīng)用以富士G11S為主，該種變頻器能夠?qū)煞N控制方式集合在一起，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中小于額定速度，從而降低磨損、發(fā)熱等現(xiàn)象，為后續(xù)工作的開展提供基礎(chǔ)。

2.4 變頻技術(shù)在皮帶機(jī)中的應(yīng)用

相對(duì)于提升機(jī)來說，皮帶機(jī)的使用功率更為巨大，各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)見表1。

表1 某煤礦企業(yè)皮帶機(jī)參數(shù)

皮帶機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中需要對(duì)輪轂和皮帶之間的摩擦力進(jìn)行充分利用，而在皮帶機(jī)啟動(dòng)過程中，需要較大的電流提供動(dòng)力。目前，國(guó)內(nèi)大部分皮帶機(jī)都是通過液力耦合器來實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)的軟啟動(dòng)，由于啟動(dòng)時(shí)的電流較大，不僅為電路帶來了巨大的壓力變化，還會(huì)導(dǎo)致皮帶的迅速老化。變頻技術(shù)的應(yīng)用，可在一定程度上提高皮帶機(jī)的能源利用率，降低能源消耗量。與此同時(shí)，還能降低設(shè)備的維修費(fèi)用，提升煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語

綜上所述，在煤礦機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用變頻技術(shù)，可以提升煤礦的開采效率，并為企業(yè)的節(jié)能環(huán)保工作提供巨大幫助。在實(shí)際開采過程中，由于機(jī)械作業(yè)量涉及較多，對(duì)機(jī)械設(shè)備的調(diào)速和使用也存在不同要求。此時(shí)，想要更多的將變頻技術(shù)應(yīng)用到煤礦開采過程中，需要實(shí)現(xiàn)變頻技術(shù)的不斷更新，以此來增加變頻技術(shù)的應(yīng)用范圍。