金屬非金屬礦山機(jī)電設(shè)計(jì)工作中節(jié)能技術(shù)運(yùn)用

劉學(xué)平 王吉平

【摘? 要】金屬以及非金屬都是非常重要的資源，由于社會(huì)科技水平的不斷提升，在礦山開(kāi)采中，機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，提高了礦山開(kāi)采的機(jī)械化水平。但是機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)較大的損耗，會(huì)產(chǎn)生資源浪費(fèi)，對(duì)我國(guó)節(jié)能環(huán)保理念的實(shí)施產(chǎn)生不利的影響。為此，在金屬以及非金屬礦山機(jī)電的設(shè)計(jì)中，要注重節(jié)能技術(shù)的有效應(yīng)用，使機(jī)電設(shè)備實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，這樣礦山開(kāi)采才能得到長(zhǎng)久發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】礦山機(jī)電設(shè)計(jì);節(jié)能技術(shù);金屬;非金屬

引言

在如今的社會(huì)環(huán)境下，社會(huì)對(duì)節(jié)能環(huán)保問(wèn)題的關(guān)注度普遍提高，各個(gè)領(lǐng)域中都在積極探索有效的節(jié)能技術(shù)，以期能夠?qū)崿F(xiàn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。金屬以及非金屬作為我國(guó)的重要資源，礦山開(kāi)采工作中機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用受到重視，而機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行中的能耗較大，為了能夠更好的落實(shí)節(jié)能環(huán)保理念，礦山機(jī)電設(shè)計(jì)工作中要注重節(jié)能技術(shù)的有效應(yīng)用，降低設(shè)備運(yùn)行的能耗，使礦山開(kāi)采實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1.機(jī)電設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)及原理介紹

1.1變頻節(jié)能技術(shù)

這種節(jié)能技術(shù)主要是利用半導(dǎo)體器件對(duì)交流電源的頻率進(jìn)行調(diào)控，以使原固定頻率轉(zhuǎn)換為實(shí)際需要的頻率，這樣就能夠使設(shè)備運(yùn)行的能耗得到降低。這一技術(shù)的核心元件是變頻器，結(jié)構(gòu)組成包括逆變器、控制部分、整流晶閘管以及直流部分。設(shè)備線路中在增加了變頻器后，對(duì)于其中的發(fā)動(dòng)機(jī)等裝置的工作效率可以進(jìn)行控制，進(jìn)而使設(shè)備運(yùn)行的速度得以控制。礦山開(kāi)采的機(jī)電設(shè)備類(lèi)型不同，其工作過(guò)程也存在差異，其中電動(dòng)機(jī)的負(fù)載變化較大，將變頻器應(yīng)用到其中，電動(dòng)機(jī)的工作頻率會(huì)得到調(diào)整，使設(shè)備的性能得到優(yōu)化，降低設(shè)備運(yùn)行的能耗。

1.2基本原理

變頻器在工作過(guò)程中，交流工頻電源會(huì)先經(jīng)過(guò)整流器，這個(gè)過(guò)程電壓和頻率不會(huì)調(diào)節(jié)到直流電，在工作指令的控制下，控制電路會(huì)對(duì)電源的頻率和幅值進(jìn)行控制，逆變器進(jìn)行直流電轉(zhuǎn)化，達(dá)到電動(dòng)機(jī)要求的能夠調(diào)節(jié)電壓和頻率的交流電，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)負(fù)載狀態(tài)下工作。通常在變頻器中還有部分輔助結(jié)構(gòu)，以使電流的輸出更加安全穩(wěn)定。通過(guò)實(shí)踐表明，設(shè)備在變頻狀況下運(yùn)行會(huì)使工作效率得到很好的提高。

2.金屬非金屬礦山機(jī)電設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

2.1流體負(fù)荷設(shè)備和電控絞車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

流體荷載裝置設(shè)計(jì)中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)主要體現(xiàn)在對(duì)泵和風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速。變頻調(diào)速技術(shù)作用于風(fēng)機(jī)中，需要結(jié)合礦山的具體環(huán)境設(shè)計(jì)出合理化的變頻調(diào)速設(shè)備。風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)改造后，轉(zhuǎn)速得到了一定的優(yōu)化，實(shí)際的電機(jī)輸出功率在前導(dǎo)裝置是呈現(xiàn)半封閉狀態(tài)的，風(fēng)量和風(fēng)壓都會(huì)得到一定程度的提高，與礦井的具體情況相符合，這樣設(shè)備在運(yùn)行時(shí)就會(huì)節(jié)約較大的能耗。設(shè)計(jì)的這種變頻裝置調(diào)速主要在液壓泵和采區(qū)供水中得到良好的應(yīng)用，機(jī)械設(shè)備自身的干預(yù)性能夠降低，控制系統(tǒng)會(huì)更加靈活，設(shè)備在礦山中應(yīng)用的質(zhì)量更高。變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，使得設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性更高，工作環(huán)境的變化不會(huì)對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響，設(shè)備能夠自動(dòng)控制進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)速。通過(guò)這種設(shè)計(jì)方式，礦井液位高度會(huì)發(fā)生變化，泵裝置內(nèi)部由于空余而產(chǎn)生的能耗會(huì)下降，機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)發(fā)生過(guò)多的磨損，礦山開(kāi)采工作會(huì)保持較好的穩(wěn)定性。

另外，電控絞車(chē)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，利用變頻節(jié)能技術(shù)會(huì)使其工作環(huán)境得到相應(yīng)的調(diào)整。效果最突出的就是系統(tǒng)內(nèi)電壓波動(dòng)會(huì)持續(xù)在上下10%左右，頻率的波動(dòng)控制在2.5%內(nèi)，節(jié)能技術(shù)的指導(dǎo)下，系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間得到延長(zhǎng)，設(shè)備操作也更加靈活。電控絞車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，額定負(fù)載值會(huì)調(diào)控在120%以內(nèi)，設(shè)備運(yùn)行的效率和質(zhì)量都可以得到良好的提升，系統(tǒng)中的零部件欠壓以及過(guò)熱的情況都會(huì)得到調(diào)控。

2.2帶式運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)

金屬以及非金屬礦山機(jī)電設(shè)備中的帶式運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)中應(yīng)用節(jié)能技術(shù)也是非常關(guān)鍵的。其中的自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)是應(yīng)用節(jié)能技術(shù)的重要點(diǎn)，控制系統(tǒng)的組成主要包含主機(jī)、輔機(jī)、高壓電開(kāi)關(guān)、保護(hù)器以及總線。系統(tǒng)的總線主要是發(fā)揮連接主機(jī)和輔機(jī)的作用，其中的輔機(jī)打開(kāi)以及關(guān)閉操作都是在總線通訊的調(diào)控下進(jìn)行，帶式運(yùn)輸機(jī)在運(yùn)行時(shí)，主機(jī)對(duì)其載荷電流進(jìn)行收集，根據(jù)節(jié)能狀態(tài)下的開(kāi)閉值設(shè)定，就能夠更有針對(duì)性的分析。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，如果輔機(jī)在啟動(dòng)時(shí)一分鐘時(shí)間內(nèi)電流都比荷載電流低，就會(huì)通過(guò)指令控制輔機(jī)，啟動(dòng)輔機(jī)后，如果關(guān)閉電流在一分鐘時(shí)間內(nèi)電流比荷載電流大，就會(huì)向輔機(jī)發(fā)送停止的指令。輔機(jī)啟動(dòng)電流的設(shè)計(jì)需要依照主機(jī)額定電流和啟動(dòng)系數(shù)來(lái)確定，通過(guò)合理的設(shè)置電機(jī)數(shù)量，就可以有效的降低能耗。同時(shí)，系統(tǒng)還能夠?qū)Σ煌\(yùn)行狀態(tài)下的設(shè)備能耗進(jìn)行對(duì)比，這樣輔機(jī)停機(jī)和啟動(dòng)系數(shù)可以針對(duì)性的調(diào)整，進(jìn)一步使能耗降低。

2.3提升設(shè)備設(shè)計(jì)

礦山開(kāi)采中的提升機(jī)設(shè)備最初的設(shè)計(jì)主要是在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路中接入金屬電阻，利用控制器的切除進(jìn)行調(diào)速。但是這種設(shè)計(jì)使電阻的能耗較多，設(shè)備的散熱情況不好，而且電阻可以調(diào)速的范圍不大，精準(zhǔn)性也存在一定的誤差。設(shè)備運(yùn)行中動(dòng)力制動(dòng)對(duì)直流電源或者是低頻電源能量的消耗不足，使設(shè)備的耗損較大，增加了設(shè)備使用的安全風(fēng)險(xiǎn)。而在設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中加入變頻控制節(jié)能技術(shù)，可以使設(shè)備系統(tǒng)得到優(yōu)化，在變速運(yùn)行的過(guò)程中，設(shè)備能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)。提升機(jī)設(shè)備中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)主要體現(xiàn)在：首先是依照電控系統(tǒng)中繼電器和變頻控制器之間的邏輯關(guān)系，對(duì)電路圖轉(zhuǎn)化進(jìn)行有效的控制，提升設(shè)備運(yùn)行的便捷性。另外是將變頻控制技術(shù)應(yīng)用到提升機(jī)設(shè)計(jì)中，外部線路控制繼電器的數(shù)量可以減少，這樣空間可得到節(jié)約，安全性提高，設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的頻率可以降低。再者是編程器和顯示屏能夠?qū)ψ冾l控制系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)，設(shè)備故障能夠被準(zhǔn)確的檢測(cè)出來(lái)。還有是回饋制動(dòng)方面，提升機(jī)設(shè)備如果是負(fù)力狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)中會(huì)形成再生能量，通過(guò)反饋實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，同時(shí)制動(dòng)力矩增加，設(shè)備運(yùn)行的安全性得到提高。

2.4通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

礦山機(jī)電原有的工作系統(tǒng)中，存在較大的電阻消耗問(wèn)題，而且在設(shè)備的散熱性方面表現(xiàn)較差，電阻調(diào)速控制范圍有限，因而設(shè)備運(yùn)行的精準(zhǔn)性就會(huì)收到影響。在降速的過(guò)程中，如果存在低頻電源和動(dòng)力直流電源時(shí)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，設(shè)備會(huì)存在較大的安全隱患，設(shè)備的損耗增加，電能消耗過(guò)量。而在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用變頻節(jié)能控制技術(shù)，系統(tǒng)運(yùn)行的頻率可以得到調(diào)節(jié)，通過(guò)轉(zhuǎn)換工作時(shí)的功率，降低能耗。風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中加入變頻節(jié)能控制技術(shù)，設(shè)備運(yùn)行的安全性得到提高，電網(wǎng)功率的消耗會(huì)得到節(jié)約。通風(fēng)裝置設(shè)計(jì)結(jié)合節(jié)能技術(shù)，可以使其依照礦井巷道內(nèi)的風(fēng)量需求對(duì)速度進(jìn)行調(diào)控，這樣就可以避免大功率消耗。裝置設(shè)計(jì)優(yōu)化后，變頻的軟啟動(dòng)也會(huì)有更好的效果，這樣就可以規(guī)避啟動(dòng)電流產(chǎn)生的不利影響，確保設(shè)備高效運(yùn)行。

3.結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在如今的社會(huì)環(huán)境下，金屬和非金屬礦山開(kāi)采中，機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，由于機(jī)械設(shè)備的加入，礦山開(kāi)采的效率得到了較好的提高。但是設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，由于工況的不同引起設(shè)備運(yùn)行頻率的頻繁轉(zhuǎn)變，這就使能耗增加。而針對(duì)設(shè)備運(yùn)行能耗較高的情況，將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到機(jī)電設(shè)計(jì)中，可以有效的降低能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

參考文獻(xiàn)

[1]華金龍， 劉赟. 金屬非金屬礦山機(jī)電設(shè)計(jì)工作中節(jié)能技術(shù)運(yùn)用探討[J]. 設(shè)備監(jiān)理， 2019， 000（012）：34-35.

[2]趙朗岐. 礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用分析[J]. 科學(xué)與財(cái)富， 2020， 000（008）：358-358.

[3]朱濤. 基于PLC技術(shù)的礦山機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 冶金叢刊， 2019， 004（023）：200-201.

[4]王賓. 論現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)金屬通報(bào)， 2018， 000（009）：67-68.