煤礦機電設備中變頻技術的應用研究

趙芳

摘? 要：當前隨著我國煤礦產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，煤礦生產(chǎn)效率正越來越高，而作為一項高能耗的生產(chǎn)作業(yè)，煤礦生產(chǎn)必須要在提高生產(chǎn)效率的同時，也盡可能地節(jié)約能耗并保證作業(yè)安全，這樣才能夠保證我國煤礦產(chǎn)業(yè)的長遠穩(wěn)定發(fā)展。而若想實現(xiàn)這一目的，就必須要運用到先進的設備和技術。變頻技術是在現(xiàn)代科學發(fā)展下的一種高新技術，將其合理地運用到煤礦機電設備中，可以大大降低煤礦機電設備在運行中的能源消耗，并提高設備的運行效率。該文主要針對煤礦機電設備中變頻技術的應用進行了研究，希望有助于促進我國煤礦產(chǎn)業(yè)的更好發(fā)展。

關鍵詞：煤礦機電設備? 變頻技術? 應用

中圖分類號：TD40 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）02（c）-0064-02

我國疆域遼闊、物產(chǎn)豐富，煤礦資源貯存量也較大，但同時我國也是一個煤礦資源消耗大國，所以為了滿足社會生產(chǎn)和人民生活對煤礦資源的應用需求，我國必須要有效開展好煤礦生產(chǎn)工作。在煤礦生產(chǎn)過程中，離不開對各類煤礦機電設備的應用，但傳統(tǒng)的煤礦機電設備存在著能耗大、生產(chǎn)效率低等問題，不利于提高整體生產(chǎn)效益。而為了解決這一問題，后來人們將先進的變頻技術應用到了煤礦機電設備當中，從而既實現(xiàn)了節(jié)能，又實現(xiàn)了提效。以下就聯(lián)系實際情況來談談煤礦機電設備中變頻技術的應用。

1? 變頻技術的概念、原理及優(yōu)點

變頻技術是指利用現(xiàn)代科技手段和設備，通過電流頻率改變，而實現(xiàn)節(jié)能和高效的技術。在變頻技術中主要利用了變頻器來實現(xiàn)控制電頻頻率，而變頻器主要是由電源板、電極電容及控制面板等組成的一種復雜結構的設備。在傳統(tǒng)的機電設備中，由于沒有變頻器，所以其的電流頻率不可改變，只能長期以恒定狀態(tài)運行，因此能耗大、使用壽命短。而若在機電設備中應用變頻技術，則可以改變設備的運行速度，根據(jù)實際生產(chǎn)需求調(diào)節(jié)設備運行狀態(tài)，從而實現(xiàn)節(jié)能和提效。所以，簡單來說，變頻技術的原理就是通過改變電流頻率來調(diào)節(jié)與控制機電設備，以改變設備運行狀態(tài)，實現(xiàn)設備的自動化節(jié)能運行。而總結變頻技術的優(yōu)點，則主要集中在以下幾點：第一，變頻技術的功率器件采用了智能功率模塊IPM，其可實現(xiàn)功率變頻;第二，變頻技術改進了傳統(tǒng)壓頻比的控制方式，革新了控制理論，擴展了技術的應用范圍;第三，變頻技術采用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡和模糊自優(yōu)化控制技術，將自身集成系統(tǒng)進行了集中，并發(fā)展形成了先進的專用集成電路;第四，變頻技術同時擁有調(diào)速功能、通信功能、編程序參數(shù)辨識功能等多種功能，綜合應用范圍非常廣泛。

2? 煤礦機電設備中變頻技術的具體應用

2.1 變頻技術在通風機中的應用

通風機是煤礦生產(chǎn)中的重要設備，但是以往的一項難題就是通風機無法進行隨機變頻，不過，隨著變頻技術的出現(xiàn)及在煤礦生產(chǎn)中的運用，這一難題得到了有效解決。青龍寺煤礦采用的是FBDCDZ№28型號的通風機，其總風量為13200m3/min，此時功率約2×400kW。但是，在實際煤礦生產(chǎn)過程中，只需要7000m3/min的風量即可達到要求，因此通過對該通風機進行改造，使用的變頻調(diào)速器，變頻輸出頻率為42Hz，輸入電壓10.3kV，在實際運行中需19A的電流即可達到7200m3/min的風量，此時功率僅約336kW，可比原來節(jié)省20%左右的電能。

2.2 變頻技術在皮帶輸送機中的應用

皮帶輸送機在煤礦生產(chǎn)過程中具有十分重要的作用，其的運行特點是電壓高、功率大，可謂是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的“咽喉”。如果皮帶輸送機的質(zhì)量與性能達不到相關標準要求的話，那么會對煤礦生產(chǎn)工作造成十分不利的影響。一般情況下，即使是在輕載或者空載的狀況下，皮帶輸送機仍然會正常運轉(zhuǎn)，但這樣會浪費許多電能，造成許多不必要的損失，最終影響到煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。并且，還有一些皮帶輸送機中是采用的液力耦合器作為軟啟動裝置，而液力耦合器很容易發(fā)生電機失控現(xiàn)象，從而引起設備故障。后來，隨著變頻技術在皮帶輸送機中的應用，這一問題得到了有效解決。通過變頻技術，可以對皮帶輸送機進行有效的保護，從而避免其在運行過程中發(fā)生故障，同時還能夠有效預防電機失控問題，提升設備運行效率。某煤礦的運輸系統(tǒng)主要組成為順槽皮帶、主斜井、中央大巷運輸皮帶、上倉皮帶。其井下膠帶輸送機成本不高、功能完善、維護方便，缺點是電流較大，而若利用了變頻器的話，則可以有效節(jié)電，提高收益。

2.3 變頻技術在礦井提升機中的應用

礦井提升機是在煤礦生產(chǎn)過程中的一項重要設備，由于礦井提升機的運行條件比較復雜，需在惡劣和繁重的環(huán)境下運作，所以對其的質(zhì)量和性能具有很高的要求。礦井提升機在煤礦生產(chǎn)過程中是一直需要反復操作和重啟的，所以期間具有很多的調(diào)速任務，這非常容易使其在運行過程中發(fā)生故障，從而極大地影響到煤礦生產(chǎn)的正常運行。不過，在有了變頻技術后，這一問題迎刃而解。通過在礦井提升機中應用變頻技術，可以使礦井提升機在內(nèi)部軟件的輔助下，更高效率、高質(zhì)量地進行作業(yè)，同時還能夠大大節(jié)約電能消耗，從而避免了因設備反復操作和重啟而引起的故障。并且，近年來人們又研發(fā)出了一種風光提升機變頻器，其是專門應用于礦井提升機當中的變頻器，具有更高的兼容性，可以進一步強化礦井提升機的性能，使其的優(yōu)勢更充分地發(fā)揮出來。未來，風光提升機變頻器將會在礦井提升機中得到更廣泛的應用。

2.4 變頻技術在流體負荷設備中的應用

流體負荷設備也是在煤礦生產(chǎn)中的一類重要設備，例如風機、給水給液用泵設備等，都屬于流體負荷設備。首先，若將變頻技術應用在風機當中，可以使風機的實際轉(zhuǎn)速和風壓得到顯著降低、實際輸出功率得到有效減小，這樣就可以大大節(jié)省其電能消耗。其次，若將變頻技術應用在給水給液用泵設備中，可以使給水給液用泵設備的工藝系統(tǒng)控制更加靈活。最后，變頻技術的應用還可使抽水泵的平滑起停和加減速得以更加靈活的控制，以確保井下液位的恒定性，減少由抽水泵頻繁起?；蚩辙D(zhuǎn)和而引起的巨大能耗，提高設備的運行安全。

3? 結語

綜上所述，各類煤礦機電設備是煤礦生產(chǎn)中的必需設備，而若想實現(xiàn)煤礦機電設備的節(jié)能和高效運轉(zhuǎn)，從而提升煤礦生產(chǎn)效益，就必須要積極應用現(xiàn)代先進的變頻技術。無論是在采煤機、礦井提升機、皮帶輸送機還是流體負荷設備等中，變頻技術的應用均有著十分重要的作用，而未來變頻技術還將在煤礦生產(chǎn)領域中得到更為廣泛的應用，所以我們必須要重視對變頻技術的研發(fā)和改進，以發(fā)揮出其更大優(yōu)勢。

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