在現(xiàn)代化煤礦企業(yè)中應(yīng)用電力電子技術(shù)的探討

楊歡

摘 要：煤炭資源在我國各領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，經(jīng)煤礦企業(yè)在日常階段大力開采與生產(chǎn)，能保證煤炭資源使用量的充足性，應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)手段與配套設(shè)施，增強現(xiàn)場作業(yè)安全性、可靠性，其中就包括電力電子技術(shù)，改變傳統(tǒng)化生產(chǎn)方式，推動我國煤礦企業(yè)向智能化、機械化方向發(fā)展，并把電力電子技術(shù)貫穿到煤礦企業(yè)中，能為煤炭資源地質(zhì)勘察、開采、生產(chǎn)等提供有利條件，幫助煤礦企業(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：煤礦企業(yè);電力電子技術(shù);煤礦生產(chǎn)

引言：

煤炭資源生產(chǎn)階段所消耗的成本較大，電能功耗比例較高，在新時代發(fā)展背景下，我國科技水平不斷提升，電力電子技術(shù)成為重要產(chǎn)物，在煤礦企業(yè)中增大應(yīng)用力度，在各項工作環(huán)節(jié)中均能提供有利條件，可減少煤炭資源生產(chǎn)階段的人員數(shù)量，此方面的投資成本有效降低，并增強現(xiàn)場作業(yè)安全性，選擇機械設(shè)備與技術(shù)手段創(chuàng)新新型的生產(chǎn)模式，節(jié)約能源的同時，還能符合現(xiàn)代化煤礦企業(yè)發(fā)展要求。

一、電力電子技術(shù)內(nèi)涵分析

電力電子技術(shù)，屬于一種新興學(xué)科，集電子學(xué)、電工原理、自動控制于一體的技術(shù)，在現(xiàn)代化煤礦企業(yè)內(nèi)部發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。所選擇的電力電子器件基本材料，是以半導(dǎo)體材料為主，依據(jù)單晶硅理論基礎(chǔ)，在煤炭資源生產(chǎn)工藝技術(shù)、工藝質(zhì)量等提升方面均產(chǎn)生巨大影響。

在近代新型電力電子器件中，微電子學(xué)技術(shù)也被廣泛應(yīng)用，新興技術(shù)手段在應(yīng)用時是以“電子學(xué)理論”為基礎(chǔ)，根據(jù)器件特點、使用需求、電能轉(zhuǎn)換等研發(fā)電能“轉(zhuǎn)”電路，具備信息處理、內(nèi)容顯示、安全保護、繼電接觸等條件，在電路分析中就能進行差異性探究，構(gòu)建多種用途的整機，也就是目前的電力電子裝置，有相應(yīng)的配套設(shè)施，在煤炭資源生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大作用[1]。

二、電力電子技術(shù)在現(xiàn)代化煤礦企業(yè)中的應(yīng)用

（一）變頻器控制帶式輸送機

電力電子技術(shù)應(yīng)用十分廣泛。礦山開采也不例外，例如煤礦井下經(jīng)常用到的軟啟動裝置和變頻器就是電力的子技術(shù)的重要產(chǎn)物，電力電子器件是它們的核心部件。就拿變頻器控制的膠帶機與全電壓直接啟動帶式輸送機對比分析，變頻器拖動帶式輸送機啟動、停機程序得到合理優(yōu)化，主要是設(shè)置驅(qū)動系統(tǒng)，采用S形曲線啟動，增強膠帶機啟動平穩(wěn)性。同時，在啟動過程中啟動電流小，降低了對供電干線電壓影響程度，不會對其他并聯(lián)用電設(shè)備運行造成影響;變頻調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)僅從電網(wǎng)吸取功率，就能滿足生產(chǎn)需求，可根據(jù)實際情況適當調(diào)節(jié)變頻膠帶機的電動機轉(zhuǎn)速而改變帶速;節(jié)能效果突出，是因機械調(diào)速方式改變，主要由變頻調(diào)速裝置輔助，在變轉(zhuǎn)矩應(yīng)用場合下，可節(jié)約15%-20%或更多能源;直接啟動定速電機啟動時，如果供電設(shè)備短路整定偏小而在膠帶機啟動電流的沖擊下短路保護可能會跳閘而無法啟動，如果將供電設(shè)備的短路整定調(diào)整到大于電動機啟動電流時，當供電線路末端發(fā)生短路時產(chǎn)生的最小兩相短路電流可能小于短路整定值而無法起到短路保護作用，造成事故。因變頻器控制的電動機啟動電流小解決決了這一供電難題;如果采用閉環(huán)力矩控制，使用1024脈沖與閉環(huán)力矩控制技術(shù)，可精準獲取每臺電動機的動態(tài)特性、速度精度。再加上變頻膠帶機啟動時皮帶速度由慢到快平滑提速，減小對機械部件的沖擊，降低安全事故發(fā)生率。

（二）電力資源控制

工作要點放在采掘機械中的電力電子技術(shù)合理應(yīng)用方面，分析煤炭資源生產(chǎn)中重要的機械設(shè)備也包括采煤機械、掘進機械等，均屬于大型裝置，在實踐階段發(fā)揮著重要作用。雖然此類設(shè)備能滿足煤炭資源生產(chǎn)需求，但在實踐階段所消耗的電力資源較大，使項目投資成本增大，無法保證煤炭資源生產(chǎn)較大的經(jīng)濟效益[2]。

經(jīng)電力電子技術(shù)的有效應(yīng)用，提升現(xiàn)代化煤礦企業(yè)技術(shù)水平與研發(fā)能力，主要是對電牽引采煤機的電機功能進行改善，展現(xiàn)出其獨特的啟動方式，增強電機自身性能、安全性等，符合現(xiàn)代化煤礦企業(yè)使用要求，并在設(shè)備投入方面無需消耗更高成本，整體技術(shù)水平也會顯著提升。

（三）變頻電機性能強化

電機耗能在煤炭資源生產(chǎn)階段所占比例較大，尤其是在各類大型設(shè)備使用過程中，隨著電耗量的持續(xù)增加，電機呈現(xiàn)感性負載狀態(tài)，影響設(shè)備功率因數(shù)，為設(shè)備節(jié)能研發(fā)與創(chuàng)新提供有利條件。同時。在變頻電機節(jié)能改進階段，還需注意電控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性，分析系統(tǒng)中各轉(zhuǎn)子連接也會消耗部分電能，所連接的電阻加速，增大設(shè)備維修難度與工作量。

針對此情況，也可應(yīng)用到電力電子技術(shù)，只需優(yōu)化變頻電機的風(fēng)機結(jié)構(gòu)、強化功能等，就可提升設(shè)備運行效率，降低投資成本與維修工作量，設(shè)備技術(shù)水平顯著提高，在此方面降低能耗，并為現(xiàn)代化煤礦企業(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益。

（四）連采設(shè)備技術(shù)應(yīng)用

依然是考慮電力電子技術(shù)在現(xiàn)代化煤礦企業(yè)中的應(yīng)用成效，分析煤炭資源開采難度與生產(chǎn)條件，經(jīng)多項技術(shù)手段應(yīng)用，能在機械設(shè)備性能、功能等方面不斷創(chuàng)新，能在優(yōu)化中滿足煤礦生產(chǎn)要求。其中就包括連采工作面中的電力電子技術(shù)及電力電子器件應(yīng)用[3]。

首先，久益連采機的牽引電動機用的是變頻調(diào)速，為交—直—交電壓型變頻器，整流和逆變都使用IGBT模塊來完成。

其次，久益直流牽引梭車，行走使用直流電機，用三相橋式全控整流電路來調(diào)速，通過改變加在晶閘管門極觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時刻，即改變觸發(fā)角的大小來改三相全控橋整流電路直流輸出電壓平均值從而改變電機的電壓來改變直流電機的轉(zhuǎn)速，這樣就起到了改變梭車行走速度的目的了。

最后，DBT488鏟車行走牽引直流電動機用的是直流降壓斬波電路來調(diào)速，通過調(diào)節(jié)導(dǎo)通占空比來調(diào)整供給串勵直流電機的電壓，從而改變直流電動機的轉(zhuǎn)速，使用的開關(guān)元件為IGBT模塊。

三、煤礦電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢

與其他發(fā)達國家項比較，我國在煤礦電力電子技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用方面起步較晚，雖然在技術(shù)水平方面會與發(fā)達國家有一定差距，但也有巨大的創(chuàng)新空間，在思維理念、技術(shù)手段、研發(fā)等方面不受限制，主體核心放在研發(fā)具備自主知識產(chǎn)權(quán)的煤礦開采技術(shù)、配套設(shè)施等方面。再加上計算機設(shè)備專家機制創(chuàng)建，強化設(shè)備性能，結(jié)合工作內(nèi)容及使用需求，可在設(shè)備中增設(shè)通訊功能，便于對煤炭開采及生產(chǎn)工作進行綜合化、自動化的管控，最大化地滿足現(xiàn)代化煤礦企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展需求。尤其是在井下作業(yè)時，在現(xiàn)場作業(yè)前能借助新技術(shù)、新設(shè)備開展勘察工作，并把勘察工作所獲取的信息數(shù)據(jù)及時回傳與記錄，經(jīng)其他部門獲取信息數(shù)據(jù)后詳細分析，既能對井下作業(yè)情況及實際條件全面掌握，又能降低井下作業(yè)風(fēng)險，為作業(yè)方案、安全管控措施等編制均提供有利條件，并把煤礦機器人設(shè)定為煤礦機電一體化技的研究重點。

從電力電子技術(shù)自身特點方面探究，其有較強的適應(yīng)性、較高安全性，在實踐應(yīng)用中能最大化地滿足作業(yè)需求，提升現(xiàn)場作業(yè)質(zhì)量與效率，均能突出此項技術(shù)獨有的特點與優(yōu)勢，使其在現(xiàn)代化煤礦企業(yè)中廣泛應(yīng)用，成為煤炭資源生產(chǎn)中必不可少的基礎(chǔ)條件，降低人員工作強度的同時，還能顯著提升煤炭資源生產(chǎn)能力、技術(shù)水平，保證煤炭資源生產(chǎn)項目巨大的經(jīng)濟、社會效益[4]。

例如：某現(xiàn)代化煤礦企業(yè)就對此項技術(shù)應(yīng)用引起重視，并對此方面的人才加大培訓(xùn)與管理力度，在礦井照明裝置中應(yīng)用電力電子技術(shù)，開發(fā)低成本、性能先進、可靠性突出的電子整流器;或者是高頻逆變式鎮(zhèn)流器，均關(guān)系到煤炭資源生產(chǎn)設(shè)備節(jié)能效果，推動現(xiàn)代化煤礦企業(yè)持續(xù)發(fā)展。

結(jié)語：

基于新時代背景下，現(xiàn)代化煤礦企業(yè)在電力電子技術(shù)應(yīng)用方面引起重視，依據(jù)自身發(fā)展現(xiàn)狀及煤炭資源生產(chǎn)效益全面分析，借助先進的技術(shù)手段改造輸送機、控制電力資源、強化變頻電機性能、提升采掘設(shè)備技術(shù)水平等，在實踐中對常規(guī)問題持續(xù)分析，能編制完善的管理制度與措施，滿足井下作業(yè)需求，保證社會效益、經(jīng)濟效益最大化。在此基礎(chǔ)上，還能增強現(xiàn)代化煤礦企業(yè)綜合能力，具備較強的創(chuàng)新意識與能力，善于自主研發(fā)與創(chuàng)新，在各項技術(shù)手段正確應(yīng)用下，穩(wěn)定企業(yè)在行業(yè)中的發(fā)展地位。

參考文獻：

[1]李歡.煤礦電力系統(tǒng)有效利用技術(shù)優(yōu)化及效果分析[J].電子元器件與信息技術(shù)，2020，4（05）：135-136.

[2]梁偉.電力電子技術(shù)在煤礦企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019，68（09）：225-225.

[3]錢成龍.電力電子技術(shù)與煤炭企業(yè)電力節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019，32（09）：229-229.

[4]趙純寶.煤礦機電技術(shù)分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2018，6（13）：44-45.