變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

田玉虎

（西山煤電杜兒坪煤礦運(yùn)輸區(qū) 山西省太原市 030022）

我國(guó)工業(yè)化生產(chǎn)的欣榮發(fā)展離不開煤礦資源的支持。在利用機(jī)電設(shè)備進(jìn)行作業(yè)時(shí)，需借助節(jié)能技術(shù)對(duì)能耗進(jìn)行控制，這樣可以降低煤礦開采所耗費(fèi)的電能。要想實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，首先要有明確的規(guī)劃，在現(xiàn)階段下，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略不斷深化，在這樣的社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)下，我國(guó)在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的過程中，要盡可能地做到用更少的能源消耗換來更加高效的工業(yè)生產(chǎn)。例如，在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，電能源，水能源等都在節(jié)約的范圍內(nèi)。

1 變頻技術(shù)

煤礦機(jī)電設(shè)備的設(shè)計(jì)，符合動(dòng)力學(xué)的要求，也需要充分考慮機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的負(fù)荷要求，能夠滿足煤礦機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行，同時(shí)也能有效提高用電效率，采用變頻技術(shù)對(duì)保證煤礦機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行是十分必要的。在工作中，變頻器可以將工頻電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成其他頻率，但這種轉(zhuǎn)換不是憑空進(jìn)行的，而是需要某些半導(dǎo)體元件的幫助。之后，我們可以逐步實(shí)現(xiàn)從“交流電”到“直流電”的轉(zhuǎn)變。機(jī)電設(shè)備中的變頻技術(shù)是通過電流改變頻率，然后智能地調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而進(jìn)一步控制機(jī)電設(shè)備，促進(jìn)其節(jié)能高效運(yùn)行[1]。

2 煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)原理

在我國(guó)眾多煤礦機(jī)電設(shè)備中，采煤機(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備已經(jīng)陸陸續(xù)續(xù)地開始應(yīng)用節(jié)能變頻技術(shù)，利用該技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，其主要的原理就是利用交流電來做周期性的運(yùn)動(dòng)，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)交流電的固定做功模式，并且，在該基礎(chǔ)上，結(jié)合本文所研究的電氣運(yùn)行系統(tǒng)，能夠更好地實(shí)現(xiàn)智能化變頻的目的。如果設(shè)備處于滿載運(yùn)行狀態(tài)或者正在持續(xù)高峰作業(yè)，則其功率會(huì)隨之調(diào)整到最大，這樣的做法既有利于電能損耗的減少，又能保證工作進(jìn)展程度，該技術(shù)目前是我國(guó)煤礦開采行業(yè)最為重視的研究項(xiàng)目之一[2]。利用變頻節(jié)能技術(shù)在設(shè)備中的應(yīng)用，既能實(shí)現(xiàn)智能化的操作目的，減少人工成本，又能提高開采工作的效率、質(zhì)量，同時(shí)還能保障工作人員的生命安全，對(duì)于煤礦企業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展具有積極的推動(dòng)作用。以空氣壓縮機(jī)為例，根據(jù)企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)的使用情況改良設(shè)備，其中變頻節(jié)能技術(shù)就是最佳選擇,具體如圖1 所示，在空氣壓縮機(jī)上按照循環(huán)啟動(dòng)的方式閉環(huán)控制大約4 臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行，然后由變頻節(jié)能裝置自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)的氣壓?？偟膩碚f，變頻節(jié)能技術(shù)可以很好的改善設(shè)備性能，對(duì)提高效率，維護(hù)效益具有重大作用。

3 變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用分析

3.1 變頻節(jié)能技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用

提升機(jī)作為煤礦開采中起到了重要作用。在傳統(tǒng)作業(yè)中，調(diào)節(jié)提升機(jī)的速度需要人工在電機(jī)中增加電阻，但存在很大的弊端。其一是安全問題，其二是耗費(fèi)電量太多。而使用變頻節(jié)能技術(shù)則能很好地解決提升機(jī)在運(yùn)作中存在的弊端，既可以精準(zhǔn)的連接轉(zhuǎn)換提升機(jī)內(nèi)部的各個(gè)線路，還可以增加其作業(yè)效率和穩(wěn)定性，在操作和運(yùn)轉(zhuǎn)過程中也十分穩(wěn)定，還可以根據(jù)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)速率自動(dòng)化，降低工作人員在使用中的危險(xiǎn)系數(shù)。

圖1：空壓節(jié)能控制研究圖

圖2：采煤機(jī)變頻控制示意圖

圖3：變頻空壓機(jī)工作流程圖

3.2 變頻節(jié)能技術(shù)在節(jié)能采煤機(jī)中的應(yīng)用

采煤機(jī)是煤礦開采中比較重要的一類設(shè)備，其與電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等都有關(guān)系，在其使用中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)的好處眾多。首先，在針對(duì)變頻采煤機(jī)進(jìn)行分析的過程中，將其組成方式進(jìn)行分析，該采煤機(jī)主要是由切割部分、裝載部分和行走系統(tǒng)來構(gòu)成的。在針對(duì)該采煤機(jī)的切割部分進(jìn)行改裝的過程中，需要針對(duì)不同的做工環(huán)境進(jìn)行具體的改裝，實(shí)現(xiàn)在不同工作環(huán)境進(jìn)行科學(xué)的生產(chǎn)。工作面越大調(diào)設(shè)的功率也就越高，這樣便于加快工作進(jìn)度，使大工作面下的煤礦能夠盡快采入裝載系統(tǒng)，如果工作面比較下，則需要降低功率，這樣不僅能夠滿足工作要求，同時(shí)也是對(duì)電能的一種節(jié)省。對(duì)于裝載系統(tǒng)而言，其功率的調(diào)整需要依據(jù)采煤量，裝載速度與采煤速度相匹配時(shí)，其功率是最佳的[3]。

例如，在進(jìn)行APLH 型號(hào)的變頻裝置進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的過程中，能夠更好的提高相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行自主能力，進(jìn)而可以有效的實(shí)現(xiàn)該設(shè)備的四象限運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，在采用該裝置在進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電路的護(hù)理調(diào)控，并且能夠?qū)υO(shè)備的輸入及輸出端口進(jìn)行有效的監(jiān)控。這種價(jià)控方式，能夠更好的確保設(shè)備在運(yùn)行中能夠?qū)崿F(xiàn)自主管理，針對(duì)不同的生產(chǎn)方式作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，是提高生產(chǎn)科學(xué)性的有效舉措。同時(shí)，該裝置的使用，還能夠針對(duì)機(jī)械的正常作業(yè)環(huán)境進(jìn)行甄別，實(shí)現(xiàn)合理調(diào)控生產(chǎn)模式的目的。圖2 為采煤機(jī)變頻控制示意圖。

3.3 變頻節(jié)能技術(shù)在通風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

通風(fēng)機(jī)對(duì)于煤礦行業(yè)的施工而言十分重要，影響著施工者的人身安全和企業(yè)的生產(chǎn)成本。類似于皮帶工作的原理，對(duì)電壓電流的強(qiáng)度要求很高，需要變頻節(jié)能操作。降低通風(fēng)機(jī)在使用過程中的損壞率和維修次數(shù)，減少了工程造價(jià)，合理化減少了煤礦行業(yè)的開發(fā)費(fèi)用。

3.4 變頻節(jié)能技術(shù)在皮帶輸送機(jī)中的應(yīng)用

通常情況下皮帶運(yùn)輸機(jī)在負(fù)荷較低或者沒有負(fù)荷的情況下，其功率都能維持正常水平，這樣能夠避免出現(xiàn)不必要的電能損耗。除此之外，該類設(shè)備將液力耦合器作為啟動(dòng)裝置，工頻推動(dòng)非常容易導(dǎo)致電機(jī)失控、皮帶斷裂等問題出現(xiàn)。對(duì)該類設(shè)備應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)可以控制電機(jī)啟動(dòng)的同時(shí)所產(chǎn)生的電流值，從而避免設(shè)備過熱等問題的發(fā)生，對(duì)于設(shè)備使用壽命的維護(hù)具有積極作用[4]。

3.5 變頻節(jié)能技術(shù)在空氣壓縮機(jī)中的應(yīng)用

螺桿式空壓機(jī)是通過加載和減載交替進(jìn)行的運(yùn)行方式，加載時(shí)向管網(wǎng)內(nèi)打風(fēng)，減載時(shí)電機(jī)空載運(yùn)行，因此，在減載時(shí)電量都被浪費(fèi)了。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速本身是不能改變的，只有通過改變電動(dòng)機(jī)的頻率來調(diào)節(jié)運(yùn)行轉(zhuǎn)速。變頻控制就是通過改變電動(dòng)機(jī)輸入電源的頻率來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制空壓機(jī)單位時(shí)間的出風(fēng)量，達(dá)到控制管路的壓力的目的。某煤礦首先引進(jìn)了變頻節(jié)能技術(shù)，壓縮機(jī)組的供氣量與系統(tǒng)所需風(fēng)量動(dòng)態(tài)匹配，根據(jù)系統(tǒng)用氣量來調(diào)節(jié)壓縮機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，避免了電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行以及頻繁的加卸載所帶來的能量損耗和對(duì)電網(wǎng)的沖動(dòng)，使電機(jī)的輸入功率大大降價(jià)。圖3 為變頻空壓機(jī)工作流程圖。

3.6 變頻節(jié)能技術(shù)在井下水泵中的應(yīng)用

煤礦開采過程中，通常會(huì)借助開啟調(diào)節(jié)管網(wǎng)閥的方式對(duì)水泵流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，也就是說在維持轉(zhuǎn)速不變的前提下，對(duì)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)[5]。但是對(duì)于這種情況而言，其可能并不是最經(jīng)濟(jì)劃算的。對(duì)于變頻節(jié)能技術(shù)而言，我們需要以水泵實(shí)際流量為依據(jù)對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行相應(yīng)的控制，這是實(shí)現(xiàn)降低能耗的有效方式[6]。

4 結(jié)束語

通過上述所說，我們明白目前煤礦資源的需求數(shù)目巨大，在開采相關(guān)資源時(shí)會(huì)使用各種機(jī)電設(shè)備，所需的能耗也比較多，變頻節(jié)能技術(shù)在我國(guó)采礦生產(chǎn)中的應(yīng)用，能夠?qū)ξ覈?guó)的資源進(jìn)行更加合理與科學(xué)的利用，與我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略有著相同的目標(biāo)追求，現(xiàn)在變頻節(jié)能技術(shù)在我國(guó)尚未發(fā)展成熟，但是其使用效果已可見一斑，為了在不影響開采效率的前提下改善電能損耗問題，我們基于該技術(shù)的基本原理進(jìn)行了深入探究，希望探究結(jié)果能夠?qū)ξ覈?guó)煤礦企業(yè)的發(fā)展有所幫助。