變頻技術(shù)的應(yīng)用

李旺

摘 要：隨著煤礦開(kāi)采不斷進(jìn)行，其設(shè)備和技術(shù)的更新為煤礦開(kāi)采提供了新的動(dòng)力支持，推動(dòng)了我國(guó)煤礦開(kāi)采業(yè)的專(zhuān)業(yè)化發(fā)展，大大提高了其開(kāi)采生產(chǎn)效率，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了能源動(dòng)力支持。目前我國(guó)現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程中應(yīng)用了變頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)煤礦機(jī)電施工中的節(jié)能降耗提高了煤礦機(jī)電工程的工作效率，并在具體實(shí)踐中取得了很好的效果。本文進(jìn)一步分析了煤礦中變頻技術(shù)的應(yīng)用，以供同仁參考借鑒。

關(guān)鍵詞：煤礦；變頻技術(shù)；應(yīng)用

1 變頻技術(shù)概述

變頻技術(shù)就是利用開(kāi)關(guān)器件，如IGBT、晶閘管及Mosfet等，將電網(wǎng)電壓的頻率變換成其他頻率，一般采用交-直-交的變換策略，采用變頻器等可以很好的控制設(shè)備的電壓和電流，而且在調(diào)節(jié)過(guò)程是個(gè)平滑的過(guò)程，可以無(wú)極變換機(jī)電設(shè)備的工作效率。在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，變頻技術(shù)逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，也在應(yīng)用過(guò)程中穩(wěn)定以及有效的發(fā)揮著作用。首先是調(diào)速，通過(guò)在提升集中采用轉(zhuǎn)子串電阻的方法進(jìn)行調(diào)速，利用這種方式在調(diào)度范圍上比較小，同時(shí)準(zhǔn)確率也不高，這就降低設(shè)備安全性，使得在設(shè)備使用過(guò)程中形成設(shè)備損壞，進(jìn)一步降低設(shè)備使用壽命，維修費(fèi)用也得以提升。而利用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，在操作上相對(duì)簡(jiǎn)單，設(shè)備運(yùn)行更加安全，設(shè)備損壞也會(huì)進(jìn)一步降低，設(shè)備性能得以提升。第二點(diǎn)就是節(jié)能，在風(fēng)機(jī)以及壓縮機(jī)等等機(jī)電的設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)流量的方式一般都是通過(guò)調(diào)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度方式，但這會(huì)造成電能的浪費(fèi)。而通過(guò)變頻技術(shù)進(jìn)行流量的調(diào)節(jié)，就會(huì)很大程度上避免浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生，節(jié)能效果良好。此外，變頻技術(shù)的優(yōu)勢(shì)還有很多，例如針對(duì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化的提升、進(jìn)一步促進(jìn)設(shè)備體積的減小等等，但是最主要的方面還是調(diào)速以及節(jié)能。

2 變頻技術(shù)的應(yīng)用

變頻器作為一種高效節(jié)能設(shè)備在通用設(shè)備范疇中廣泛應(yīng)用在含有電機(jī)的設(shè)備諸如水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備上，為節(jié)能降耗發(fā)揮了重要作用。在我國(guó)礦山企業(yè)，變頻器除在以上通用設(shè)備廣泛應(yīng)用外，還在礦業(yè)專(zhuān)用設(shè)備諸如提升設(shè)備、輸送設(shè)備發(fā)揮著節(jié)能作用。在我國(guó)礦山企業(yè)（露天礦除外），礦井開(kāi)拓方式多采用斜井形式。在雙提升井筒開(kāi)拓方式中，主井（輸送機(jī)）擔(dān)負(fù)輸煤，副井（提升機(jī)）擔(dān)負(fù)設(shè)備、材料、矸石等輔助提升，副井提升機(jī)是溝通井上下的紐帶，其用電量占礦山耗電量10～15%，以5m直徑滾筒單繩纏繞式提升機(jī)為例，其最大靜拉力260kN最大靜拉力差180kN，最大提升速度14m/s。由于提升負(fù)載多變且提升機(jī)驅(qū)動(dòng)力范圍大，出于對(duì)提升安全的考慮針對(duì)不同性質(zhì)、重量、輸送要求的設(shè)備材料有相應(yīng)提升速度，這就對(duì)提升機(jī)電機(jī)的調(diào)速和功率輸出提出比較高的要求。而帶式輸送機(jī)廣泛用于煤礦地面、井下和選煤廠，帶式輸送機(jī)常以多臺(tái)銜接，構(gòu)成完整連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)。帶式輸送機(jī)工作原理是以輸送帶按預(yù)定方式纏繞在若干個(gè)滾筒件，并使之張緊，再由其中的傳動(dòng)滾筒摩擦驅(qū)動(dòng)，拖動(dòng)輸送帶沿著由托輥組成的滾道作連續(xù)循環(huán)運(yùn)行。物料在收料點(diǎn)送入輸送帶，隨帶位移，至卸料點(diǎn)卸下，實(shí)現(xiàn)物料的定距輸送。因帶式輸送機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)及輸送不規(guī)律重量料時(shí)需電機(jī)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)速和功率輸出。以上煤礦專(zhuān)用設(shè)備關(guān)鍵問(wèn)題都集中在調(diào)速和功率輸出。

煤礦用提升機(jī)、輸送機(jī)其構(gòu)成電機(jī)按性能不同可分為直流電機(jī)、同步電機(jī)、異步電機(jī)。采用直流電機(jī)的提升機(jī)、輸送機(jī)具有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和良好的啟、制動(dòng)性能并且在較寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，但缺點(diǎn)也十分明顯其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格貴、維護(hù)成本高。采用同步電機(jī)的提升機(jī)、輸送機(jī)具有轉(zhuǎn)速恒定及功率因數(shù)可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)但其缺點(diǎn)也較多首先結(jié)構(gòu)復(fù)雜其次價(jià)格昂貴再次啟動(dòng)麻煩最后是維護(hù)成本高。采用異步電機(jī)的提升機(jī)、輸送機(jī)在各行業(yè)使用廣泛，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便。但相比直流電動(dòng)機(jī)其啟動(dòng)性能和調(diào)速性能差，而與同步電機(jī)相比其功率因數(shù)不高。傳統(tǒng)礦井使用異步電機(jī)的提升機(jī)通常采用電阻調(diào)速，而這種調(diào)速方式有兩點(diǎn)明顯缺點(diǎn)一是在調(diào)速過(guò)程中電阻熱功率大電能損耗多，二是調(diào)速功能差有明顯的的遲滯感和階梯性。為了到達(dá)節(jié)電降耗傳與后期維護(hù)運(yùn)行兩者的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)效果，采用異步電機(jī)提升機(jī)配用相適變頻器成為首選。

3 在煤礦機(jī)電設(shè)備改造中運(yùn)用變頻技術(shù)的重點(diǎn)

3.1 變頻技術(shù)的運(yùn)用過(guò)程

首先需要嚴(yán)格嚴(yán)格的遵循設(shè)備的運(yùn)行條件以及設(shè)備的實(shí)際狀況其實(shí)在煤礦機(jī)電設(shè)備有非常多不同種類(lèi)、不同功率、不同功能的機(jī)電設(shè)備，它們之間會(huì)有非常大的差異性，針對(duì)不同的機(jī)電設(shè)備來(lái)進(jìn)行改造以及使用變頻技術(shù)需要更多的遵循設(shè)備的運(yùn)行規(guī)律以及條件。變頻器在進(jìn)行使用的過(guò)程中雖然說(shuō)是具備調(diào)節(jié)以及節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)對(duì)于設(shè)備的維護(hù)等都具有非常好的促進(jìn)作用，但是變頻器價(jià)格非常的昂貴、會(huì)產(chǎn)生一定的噪音、并且振動(dòng)幅度非常大等缺點(diǎn)，并且非常難以進(jìn)行改正。其中一個(gè)進(jìn)口的變頻器價(jià)格普遍在十萬(wàn)以上，甚至有一些會(huì)超過(guò)百萬(wàn)。因此在根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行、使用條件、工作條件等都進(jìn)行綜合性的考慮之后再對(duì)于是否需要使用變頻器以及該如何使用變頻器考慮。還有就是在進(jìn)行改造的過(guò)程中還需要對(duì)電壓、容量、加速以及減速時(shí)間等都進(jìn)行一定的設(shè)計(jì)以及考慮。

3.2 對(duì)于負(fù)載匹配方式的選擇一定要保證正確性

其實(shí)在進(jìn)行設(shè)備改造的過(guò)程中最基礎(chǔ)的就是在保證負(fù)載能力的同時(shí)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)還有變頻器的選擇。比如說(shuō)是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載要選擇轉(zhuǎn)矩恒定、過(guò)載能力比較強(qiáng)的同時(shí)時(shí)間相對(duì)的比較大的變頻器。

3.3 在進(jìn)行變頻器的使用以及安裝一定要規(guī)范

在進(jìn)行變頻器的安裝過(guò)程中，其實(shí)操作者需要對(duì)于安裝的環(huán)境多加的注意，對(duì)于一些環(huán)境比較惡劣的、空氣濕度比較大、空氣中腐蝕性氣體含量比較高的環(huán)境不適合安裝變頻器會(huì)影響變頻器的使用壽命，還有就是一些環(huán)境振動(dòng)頻率比較高、震動(dòng)幅度比較大的環(huán)境之內(nèi)不能夠安裝變頻器。在溫度以及高度上需要保證安裝地點(diǎn)高度要在海拔一千米以下還需要保證溫度控制在零下十度到五十度之間才能夠進(jìn)行使用，同時(shí)在安裝使用之后要保持良好的通風(fēng)條件還有在控制柜中要有足夠的冷卻風(fēng)等。其實(shí)變頻器安裝條件要求是比較高的，只有在以上條件都達(dá)成之后進(jìn)行使用才能夠更好的保證變頻器發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

4 在煤礦機(jī)電設(shè)備改造中運(yùn)用變頻技術(shù)的重點(diǎn)

變頻技術(shù)不僅理論上會(huì)產(chǎn)生了一定的變化，而且也在實(shí)際的運(yùn)用當(dāng)中也獲得了更為長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，并且在發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中取得了很大的成績(jī)。在變頻設(shè)備當(dāng)中則融合了智能化的一些控制模塊，并對(duì)這些模塊進(jìn)行創(chuàng)新和控制，進(jìn)而有效拓展并且提升其所表現(xiàn)出來(lái)的綜合化水平，也更深一步使變頻技術(shù)能夠通過(guò)各不相同的區(qū)域進(jìn)行迅猛的發(fā)展。但是，伴隨著變頻技術(shù)當(dāng)中有關(guān)節(jié)能所能夠獲取的一些成果方面有所不同，許多不同的煤礦企業(yè)也都開(kāi)始逐漸將變頻技術(shù)這一特殊的生產(chǎn)技術(shù)運(yùn)用自己后期的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，進(jìn)而使得這一種特殊的技術(shù)在煤礦企業(yè)當(dāng)中得到快速的普及和運(yùn)用。并且能夠有效結(jié)合自身當(dāng)中的一種自動(dòng)化的有效控制以及運(yùn)用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)化，進(jìn)而使之有效運(yùn)用，變頻技術(shù)在其當(dāng)中的集成化程度也隨之不斷增高，不僅僅能夠在整個(gè)機(jī)電設(shè)備上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)速度功能的調(diào)整，而且還能夠進(jìn)一步通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)備的運(yùn)用有效實(shí)現(xiàn)識(shí)別功能、通信功能以及編輯功能等。

5 結(jié)束語(yǔ)

和其它行業(yè)相比，煤礦機(jī)電工程長(zhǎng)期處于惡劣環(huán)境中，煤礦井下運(yùn)行的機(jī)電設(shè)備會(huì)產(chǎn)生較大的能耗，在這樣的情況下需要相關(guān)人員思考減少煤礦機(jī)電工程消耗的策略。變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程中的應(yīng)用不僅能夠打造節(jié)能環(huán)保的發(fā)展目的，而且還能夠?yàn)槊旱V機(jī)電工程可持續(xù)發(fā)展提供重要支持，提升機(jī)電設(shè)備的利用率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐亞凡.變頻調(diào)速在煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電機(jī)與控制應(yīng)用，2016（9）：101～102.

[2] 王新全.變頻控制技術(shù)在井下膠帶運(yùn)輸機(jī)上的研究與應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2015（1）：67.