煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻技術(shù)的應(yīng)用研究

劉劍

摘 要：在可持續(xù)發(fā)展理念下，煤礦產(chǎn)業(yè)不僅需要保持較高的生產(chǎn)效率，也需要做到資源節(jié)約、環(huán)境友好，這樣才能為我國(guó)煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供保障。分析了煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)電設(shè)備;變頻技術(shù);應(yīng)用

變頻技術(shù)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)就是節(jié)能技術(shù)，能夠在提升工作效率的基礎(chǔ)上，做到資源節(jié)約，該技術(shù)能夠充分發(fā)揮半導(dǎo)體元件的作用，在運(yùn)行過(guò)程中改變電流工作頻率，降低設(shè)備運(yùn)行損耗。將變頻技術(shù)應(yīng)用到煤礦機(jī)電設(shè)備中，能夠降低設(shè)備運(yùn)行負(fù)擔(dān)，延長(zhǎng)使用壽命，減少能源消耗。

1.變頻技術(shù)概述

1.1變頻技術(shù)的含義

變頻技術(shù)能夠?qū)⒅绷麟娔孀兂刹煌l率的交流電，主要在變頻器的輔助下完成，在變頻過(guò)程中，電能保持不變，唯一變化的只有頻率。變頻器能夠改變電壓，可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其起到調(diào)節(jié)作用，在不影響煤礦機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)行的前提下，做到資源節(jié)約，控制能源耗損，當(dāng)前在煤礦行業(yè)中，變頻技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。

1.2變頻技術(shù)工作原理

變頻器是機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)中的重要組成部分，主要利用微電子技術(shù)來(lái)改變電源頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備的有效控制，起到節(jié)能減排的作用。在設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，變頻器具備將電流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷墓δ?，在直流環(huán)節(jié)能夠起到儲(chǔ)備能源的效果，再通過(guò)逆變的形式，把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姟＝┠晡覈?guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，取得了重大發(fā)展突破，變頻器也具備更加強(qiáng)大的功能，當(dāng)前已成為煤礦機(jī)電設(shè)備中的核心環(huán)節(jié)，能最大程度上提升工作效率。

1.3變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展進(jìn)入新階段的時(shí)代背景下，煤礦產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，變頻技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為其注入了新的發(fā)展活力，能在節(jié)省能源消耗的基礎(chǔ)上，提升煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益，其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）具有較高的可靠性。相比傳統(tǒng)技術(shù)，變頻技術(shù)的功率大大提升，在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中能夠與其形成負(fù)荷結(jié)合，起到控制效果，能夠根據(jù)運(yùn)行情況及時(shí)調(diào)整電機(jī)運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)，起到降低消耗的作用;（2）具有節(jié)能減排功能。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，大量先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用擴(kuò)大了煤礦產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，變頻技術(shù)的應(yīng)用能夠起到節(jié)能減排的效果，減少?gòu)U棄物排放量，改善生態(tài)環(huán)境破壞日益嚴(yán)重的問(wèn)題。各種大型煤礦設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中都需要消耗大量電力資源，變頻技術(shù)能有效改善設(shè)備性能，減少能源損耗，提升資源利用率。

2.變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

2.1在通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)離不開(kāi)通風(fēng)機(jī)設(shè)備的輔助，在以往的開(kāi)采活動(dòng)中，通風(fēng)機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)隨機(jī)變頻，但是在變頻技術(shù)廣泛應(yīng)用的背景下，該難題迎刃而解。以某煤礦開(kāi)采所使用的通風(fēng)機(jī)為例，其總風(fēng)量為13200m3/min，功率為2*400kW，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，風(fēng)量保持在7000m3/min就能夠滿足工作要求，可以合理利用變頻器對(duì)其進(jìn)行改造，將輸出頻率控制在42Hz，輸入電壓保持在10.3kV，經(jīng)過(guò)實(shí)際研究可以發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)行中只需要19A的電流就能夠保持7200m3/min的風(fēng)量，且此時(shí)的功率為336kW，相比原來(lái)，能源損耗大大降低。

2.2在采煤機(jī)中的應(yīng)用

采煤機(jī)工作狀態(tài)的良好與否會(huì)對(duì)采礦環(huán)節(jié)造成直接影響，該設(shè)備較為復(fù)雜，在應(yīng)用過(guò)程中其能源損耗也一直是比較難解決的問(wèn)題，要從功率控制方面入手。變頻技術(shù)的應(yīng)用就能有效解決這一問(wèn)題。在采礦過(guò)程中會(huì)受到各種因素的影響，其中最主要的就是地質(zhì)因素，在面對(duì)不同的地質(zhì)時(shí)，需要應(yīng)用到不同的頻率，做出靈活調(diào)整，這樣才能夠進(jìn)一步提升工作效率，變頻技術(shù)就能很好滿足這一要求，能自動(dòng)調(diào)節(jié)采煤機(jī)中切割機(jī)的頻率，讓采煤機(jī)能夠在不同的地質(zhì)環(huán)境下應(yīng)用不同的頻率，提升工作效率。

2.3在皮帶傳輸機(jī)中的應(yīng)用

在煤礦開(kāi)采完畢之后，需要利用皮帶傳輸機(jī)進(jìn)行煤礦運(yùn)輸，這也是煤礦產(chǎn)業(yè)中必不可少的關(guān)鍵設(shè)備。早期的傳輸設(shè)備主要依靠工頻拖動(dòng)與耦合器的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸功能，該方式的傳輸效率不高，在實(shí)際工作中會(huì)產(chǎn)生較多的能源損耗，且該設(shè)備存在的一點(diǎn)較大缺陷就是，一旦皮帶上的煤礦重量太大，就會(huì)加大皮帶和耦合器的磨損程度。且該設(shè)備不管是從造價(jià)還是從運(yùn)行過(guò)程來(lái)看，都需要大量的資金投入，在維護(hù)、保養(yǎng)方面的耗費(fèi)也十分驚人。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代背景下，需要將皮帶傳輸機(jī)和變頻技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，提升機(jī)械設(shè)備的電網(wǎng)浮力，減少設(shè)備的磨損情況，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，為煤礦企業(yè)節(jié)省生產(chǎn)成本。

2.4在水泵中的應(yīng)用

在煤礦開(kāi)采、運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，需要以實(shí)際環(huán)境為主要依據(jù)調(diào)解水流量的大小，從以往的水量調(diào)解來(lái)看，一般都是利用閥門(mén)來(lái)調(diào)解水泵，但在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)后，水泵的功能性會(huì)受到嚴(yán)重影響，其運(yùn)行效率難以一直保持在較高水平，縮短其使用年限。將變頻技術(shù)應(yīng)用其中，能夠利用PLC設(shè)備對(duì)水泵進(jìn)行調(diào)節(jié)，提升其靈活性，也使得水泵設(shè)備朝著現(xiàn)代化、智能化的方向發(fā)展，提升運(yùn)行效率。

2.5在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用

在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，礦井提升機(jī)起著重要作用，但是其運(yùn)行較為復(fù)雜，且工作環(huán)境惡劣，一直都處于高強(qiáng)度運(yùn)行狀態(tài)，因此該設(shè)備的質(zhì)量和性能需要具備較高水平。礦井提升機(jī)在實(shí)際運(yùn)作中需要反復(fù)開(kāi)啟，對(duì)其變速功能也有一定要求，這就很容易出現(xiàn)內(nèi)部短路或其他方面的故障，一旦出現(xiàn)故障就會(huì)對(duì)煤礦開(kāi)采作業(yè)造成嚴(yán)重影響。在變頻技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用后，該問(wèn)題能夠得到有效解決，使得礦井提升機(jī)在內(nèi)部軟件的作用下，以更高的效率完成作業(yè)，能夠根據(jù)實(shí)際環(huán)境及時(shí)調(diào)節(jié)能源消耗量，也避免設(shè)備反復(fù)操作、重啟引發(fā)的故障。在我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，有關(guān)人員研發(fā)出了一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)礦井提升機(jī)的變頻機(jī)，其兼容性更高，也能夠進(jìn)一步改善提升機(jī)的性能，充分發(fā)揮其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2.6在流體負(fù)荷設(shè)備中的應(yīng)用

煤礦生產(chǎn)同樣也離不開(kāi)流體負(fù)荷設(shè)備的支持，流體負(fù)荷設(shè)備包含的內(nèi)容較為廣泛，上述的風(fēng)機(jī)、給水給液用泵設(shè)備都屬于其范疇。在風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用能夠減少能源消耗，提升運(yùn)行效率;在給水給液用泵設(shè)備中的應(yīng)用，能有效提升其靈活性;在抽水泵中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)平滑起停的靈活控制，避免了抽水泵空轉(zhuǎn)所能夠造成的能源損耗，同時(shí)也為設(shè)備安全運(yùn)行提供了必要保障。

2.7在空壓機(jī)中的應(yīng)用

在生態(tài)環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展理念的影響下，在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，更加注重節(jié)能降耗，這也能夠?yàn)槊旱V企業(yè)節(jié)省大筆生產(chǎn)成本，空壓機(jī)在煤礦產(chǎn)業(yè)中的作用不可忽視，能夠帶動(dòng)氣動(dòng)設(shè)備、風(fēng)鉆等穩(wěn)定運(yùn)行，為煤礦開(kāi)采工作營(yíng)造良好的環(huán)境。從以往的空壓機(jī)工作狀態(tài)來(lái)看，開(kāi)環(huán)控制模式是主要的使用方法，在頻繁的開(kāi)關(guān)、重啟過(guò)程中，會(huì)造成巨大的能源損耗。將變頻技術(shù)應(yīng)用其中，可以將單一的開(kāi)環(huán)控制模式轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫﹂]環(huán)和開(kāi)環(huán)控制手動(dòng)調(diào)節(jié)兩種，可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速，讓其保持高水平的運(yùn)行狀態(tài)，也加入了自動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)，在設(shè)備異常時(shí)能夠及時(shí)告知工作人員，提升了設(shè)備運(yùn)行的安全性。

結(jié)語(yǔ)：

總而言之，變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用包含方方面面，能夠進(jìn)一步提升設(shè)備運(yùn)行效率，減少不必要的能源和資源浪費(fèi)，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，為煤礦開(kāi)采行業(yè)注入了新的發(fā)展活力。要實(shí)現(xiàn)我國(guó)煤礦事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，就需要加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，并將其和各項(xiàng)設(shè)備相結(jié)合，為煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益提供必要保障，同時(shí)也符合可持續(xù)發(fā)展的基本理念。

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（云南曲靖富源縣能源局十八連山能源分局? 云南富源? 655507）