煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)與節(jié)能

戴博

【摘 ?要】在近幾年的發(fā)展中，我國相對比較重視煤礦行業(yè)的發(fā)展，該行業(yè)的發(fā)展能夠極大推動我國的整體經(jīng)濟(jì)運(yùn)營。隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷提升，煤礦行業(yè)中的機(jī)電設(shè)備也做出改善，并取得較好的收益效果。目前來看，在未來的煤礦行業(yè)發(fā)展中，變頻技術(shù)的使用會越來越多，但變頻技術(shù)在煤礦領(lǐng)域的運(yùn)用也是存在一定的缺陷，需要進(jìn)一步做出改善。本文首先對變頻技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀做出分析，其次對其技術(shù)的特點(diǎn)做出討論，最后對其應(yīng)用做出逐步分析，以供相關(guān)人員進(jìn)行參考。

【關(guān)鍵詞】煤礦行業(yè);機(jī)電設(shè)備;變頻技術(shù)

引言

在當(dāng)前的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中如何利用相關(guān)技術(shù)降低自然資源消耗才是重點(diǎn)。特別是在煤礦行業(yè)之中，大部分工程都屬于高消耗類型，如果能夠通過技術(shù)降低其消耗率，則能夠給相應(yīng)的企業(yè)帶來較高的效益。變頻控制技術(shù)的出現(xiàn)給予煤礦企業(yè)更多的發(fā)展空間，在日常的生產(chǎn)中能夠降低自然能源的使用，還有提高生產(chǎn)效率，為企業(yè)帶來較好的經(jīng)濟(jì)收益。為此，相應(yīng)的企業(yè)應(yīng)該巧妙運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化[1]。

1變頻節(jié)能技術(shù)概述

變頻節(jié)能技術(shù)由于自身所具有的各種優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用，所謂的變頻技術(shù)就是一種借助半導(dǎo)體器件而對正在工作的交流電源頻率進(jìn)行有效地調(diào)整控制，通過這些操作來滿足電源供應(yīng)和設(shè)備能耗之間的供需，當(dāng)然使用者也希望通過變頻節(jié)能技術(shù)盡可能降低對能源的消耗。變頻節(jié)能技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的一個(gè)核心設(shè)備就是變頻裝置，這個(gè)裝置主要包括逆變裝置、整流用晶閘管、脈沖發(fā)生器等裝置。變頻裝置的工作就是實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)線上的各種因素進(jìn)行控制，從而達(dá)到應(yīng)用變頻技術(shù)的目的[2]。

2變頻控制技術(shù)基本原理分析

在變頻設(shè)備正式運(yùn)行工作時(shí)，需要將煤炭生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行時(shí)所需的電源進(jìn)行整流，經(jīng)過整流裝置的處理，交流電就會被轉(zhuǎn)化為可以被調(diào)控的直流電，這樣施工人員就可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況對電源進(jìn)行調(diào)控，調(diào)控為所需電源之后再將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，這樣的交流電就可以被正常使用了。一般情況下，為了確保變頻裝置正常工作，還需要安裝一些其他的輔助設(shè)備，這些輔助裝置可以有效保證變頻裝置的順利工作。

3變頻控制節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用現(xiàn)狀

煤炭行業(yè)的發(fā)展有利于提高我國的國民經(jīng)濟(jì)，但目前來看，我國的煤炭行業(yè)開采技術(shù)相比其他國家比較落后，不僅在效率上比較低下，還無法保證其安全性，最為主要的是在開采的過程中會過度浪費(fèi)一些資源，從而形成浪費(fèi)現(xiàn)象。如果能夠?qū)⒆冾l技術(shù)融入當(dāng)前的煤礦開采中，則能極大的提升機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行性能，并且極大的提高煤礦工作效率，為相應(yīng)的企業(yè)帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。相比傳統(tǒng)技術(shù)，變頻節(jié)能技術(shù)能夠針對流電頻率進(jìn)行交換，將流電形成性質(zhì)上的轉(zhuǎn)變，這樣的情況下能夠有效提升交流電的使用率和電流質(zhì)量。在目前科學(xué)技術(shù)不斷提升的情況下，機(jī)電設(shè)備越來越傾向于智能化、自動化，這也使得變頻技術(shù)得到較多的運(yùn)用，在使用的過程中其質(zhì)量得到有效保障。將變頻控制技術(shù)運(yùn)用在煤礦機(jī)電設(shè)備中，能夠全面提升機(jī)電設(shè)備的各項(xiàng)性能，提升其運(yùn)行效率，加強(qiáng)其運(yùn)作能力。另外，再對元件進(jìn)行不斷的優(yōu)化，能夠使得交流電頻率以及電壓使用效率進(jìn)一步提高[3]。

4變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的運(yùn)用

4.1電鏟用于裝載礦巖，其工作條件非常惡劣，特別是在爆破不好的情況下挖根底作業(yè)，經(jīng)常出現(xiàn)過大的沖擊載荷，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，電鏟對電氣傳動系統(tǒng)就有較高的要求：要求電氣傳動系統(tǒng)的機(jī)械特性曲線的包絡(luò)面積大，有足夠的有用功率;要求有良好的調(diào)速性能，能四象限運(yùn)行，能快速地進(jìn)行加、減速和反轉(zhuǎn)，動態(tài)響應(yīng)速度快;要求系統(tǒng)制動性能好，并能回收能量;要求系統(tǒng)運(yùn)行可靠，維修方便等。由于電鏟對電氣傳動系統(tǒng)的這些特殊要求，所以，我國電鏟目前應(yīng)用的電氣傳動系統(tǒng)主要還是直流傳動系統(tǒng)。例如：WK-4M、WK10、WD-1200和195-B等型號的電鏟都是采用直流發(fā)電機(jī)-直流電動機(jī)系統(tǒng)（簡稱機(jī)組系統(tǒng)）;從美國Harnischfeger公司引進(jìn)制造的P&H2300XP和P&H-2800XP型電鏟則是采用晶閘管變流器-直流電動機(jī)系統(tǒng)（簡稱晶閘管直流系統(tǒng)）。雖然后者比前者技術(shù)先進(jìn)，效率也有所提高，但這兩種系統(tǒng)都還存在直流電機(jī)的固有的缺點(diǎn)，即維修工作量大、效率較低等。自上世紀(jì)90年代后期，我國有個(gè)別礦山從美國B-E公司引進(jìn)了變頻器-鼠籠型電動機(jī)系統(tǒng)（簡稱交流變頻調(diào)速系統(tǒng)），這是全交流化的電鏟電氣傳動系統(tǒng)。例如：385-B、295-BⅡ、290-BⅢ型電鏟就是全交流化電鏟，變頻調(diào)速由德國SIEMENS公司開發(fā)、提供的電壓型變頻器?，F(xiàn)以395-B電鏟為例作一簡要說明：高壓交流電由電纜經(jīng)集電環(huán)引入電鏟，由1600kVA主變壓器將6kV變?yōu)?75V，由1950A的整流器將交流變?yōu)橹绷鳎?jīng)濾波后送入公共直流母線。在直流母線上有4臺容量為750kVA的逆變器，其中2臺并聯(lián)供電給1臺容量為1066kW的提升電動機(jī);第三臺逆變器供電兩臺容量各為243kW的回轉(zhuǎn)電動機(jī);第四臺逆變器供電給容量為294kW推壓電動機(jī)。實(shí)踐證明，交流變頻調(diào)速電鏟和前兩種直流調(diào)速電鏟相比，具有節(jié)約電能、調(diào)速性能好、可靠性高、維護(hù)量小、生產(chǎn)效率高、功率因數(shù)高（0.95以上）等優(yōu)點(diǎn)，是公認(rèn)的電鏟電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展方向。

4.2故障檢測技術(shù)

故障檢測技術(shù)是煤礦日常生產(chǎn)中十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，故障檢測技術(shù)主要作用是針對當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題進(jìn)行分析，并整理出有效的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而幫助工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題。在整個(gè)煤礦變頻控制系統(tǒng)中，它能夠自動整合一些數(shù)據(jù)信息，同時(shí)形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，將一些有效數(shù)據(jù)自動進(jìn)行儲存，并針對當(dāng)前生產(chǎn)作業(yè)過程中出現(xiàn)的問題做出合理的分析，幫助工作人員找到有效的處理方案，進(jìn)一步減少設(shè)備故障的現(xiàn)象。

4.3電動輪汽車的電氣傳動

目前，大型露天礦山的運(yùn)輸主要是采用無軌運(yùn)輸，而主要運(yùn)輸設(shè)備是大型汽車，特別是電動輪汽車成為了大型露天礦山的主要運(yùn)輸設(shè)備。這是因?yàn)殡姎鈧鲃颖葯C(jī)械傳動有更多的優(yōu)點(diǎn)。如調(diào)速性能好，響應(yīng)速度快，調(diào)速平滑無沖擊;可實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)節(jié)，能充分利用柴油發(fā)動機(jī)的功率，耗油少;制動安全，牽引特性好等。目前，世界各國大型露天礦，包括我國的大型露天礦都普遍采用電動輪汽車。我國自1975年以來，引進(jìn)了不少電動輪汽車，并成功研制開發(fā)了SF3102型100t和LN-3100型108t電動輪汽車，與美國UnitRig公司合作制造了MARK-36型154t電動輪汽車的電氣傳動系統(tǒng)主要有柴油發(fā)動機(jī)帶動的直流發(fā)電機(jī)-直流電動機(jī)系統(tǒng)和柴油發(fā)動機(jī)帶動的交流發(fā)電機(jī)-交流電動機(jī)系統(tǒng)，它通過控制發(fā)電機(jī)的勵磁來控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。

5結(jié)語

綜上所述，煤礦行業(yè)的快速發(fā)展有利于推動我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，同時(shí)也極大的消耗了我國的自然資源。今后節(jié)電和推動技術(shù)進(jìn)步將成為必然的發(fā)展趨勢。目前，煤礦機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用成果變得越來越多。但是，我國煤礦產(chǎn)業(yè)在發(fā)展的過程中產(chǎn)能依然過剩。在改革陣痛的過程中，專業(yè)的人員都在為實(shí)現(xiàn)煤炭資源的低能耗、低成本和安全開采而不斷地努力。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆軍.關(guān)于煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)與節(jié)能問題探討[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2019（02）：4.

[2]寇學(xué)峰.煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻技術(shù)的應(yīng)用分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2018（34）：76.

[3]任青.變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2018（01）：76.

（作者單位：國能寶日希勒能源有限公司）