摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤礦市場(chǎng)需要智能化數(shù)字化技術(shù)支持以擴(kuò)大產(chǎn)能同時(shí)保證質(zhì)量，面對(duì)不斷增加的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)帶來(lái)技術(shù)動(dòng)力。煤礦資源的應(yīng)用隨著生產(chǎn)生活的使用變得越來(lái)越少。要在開發(fā)煤礦資源的同時(shí)，還要解決資源短缺問(wèn)題，做好設(shè)備節(jié)能、技術(shù)提升，降低污染排放是非常重要的是當(dāng)前重要的研究課題，經(jīng)過(guò)理論和實(shí)踐煤礦機(jī)電設(shè)備采用變頻節(jié)能技術(shù)，在采掘機(jī)、通風(fēng)機(jī)機(jī)等設(shè)備施工大大降低了能耗，發(fā)揮了很好的節(jié)能和調(diào)節(jié)效果，很大程度上促進(jìn)了煤礦經(jīng)濟(jì)效益的提升。圍繞煤礦機(jī)電設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用展開分析，希望能夠?qū)μ岣呙旱V企業(yè)運(yùn)行效益具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：煤礦技術(shù)；變頻技術(shù)；設(shè)備節(jié)能

作為一個(gè)豐富煤礦資源擁有的大國(guó)，我國(guó)地表層中具備大量的煤礦資源，開展煤礦產(chǎn)業(yè)的開發(fā)和運(yùn)用，在提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮巨大的促進(jìn)作用。但是從現(xiàn)階段開發(fā)狀況來(lái)看，中小型煤礦由于技術(shù)落后等問(wèn)題，在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的能耗增大、整體生產(chǎn)效率降低等問(wèn)題，嚴(yán)重影響著煤礦企業(yè)的發(fā)展。逐漸利用技術(shù)創(chuàng)新對(duì)機(jī)電設(shè)備升級(jí)節(jié)能技術(shù)加以優(yōu)化，在煤礦企業(yè)運(yùn)行中得到很好的使用效果。結(jié)合實(shí)踐和理論進(jìn)行煤礦機(jī)電設(shè)備的變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，還是有很多的課題需要去解決，目標(biāo)是全面實(shí)現(xiàn)煤礦安全可靠的生產(chǎn)，增加生產(chǎn)效率。

1 變頻節(jié)能技術(shù)概述

1 ）變頻節(jié)能技術(shù)是無(wú)附加轉(zhuǎn)差損耗的高效調(diào)速方式之一，技術(shù)的基本原理是：在電力半導(dǎo)體器件的通斷作用下將工頻交流電壓變?yōu)橹绷麟妷海烧鳂蛟匐妷嚎烧{(diào)的交流電壓逆變器轉(zhuǎn)換為頻率、作為交流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源獲得無(wú)級(jí)調(diào)速電壓和電流。變頻技術(shù)綜合應(yīng)用電力電子技術(shù)、微技術(shù)和電機(jī)傳動(dòng)技術(shù)，應(yīng)對(duì)能源危機(jī)中發(fā)展而來(lái)，變頻調(diào)速技術(shù)在機(jī)電一體、強(qiáng)弱電混合的基礎(chǔ)上，按照電機(jī)負(fù)載而進(jìn)行自動(dòng)的平滑的增速、減速工改變供電電源頻率，交流變頻調(diào)速技術(shù)作為無(wú)附加轉(zhuǎn)差損耗的高效調(diào)速方式，對(duì)于電動(dòng)機(jī)進(jìn)行綜合應(yīng)用，有效大幅度提高機(jī)電設(shè)備改造后的工作效率。2 ）傳統(tǒng)的煤礦機(jī)電設(shè)備、變頻器是不能進(jìn)行電流頻率的改變，變頻節(jié)能技術(shù)實(shí)際上是改變電流頻率的一種技術(shù)，這種技術(shù)利用高科技方法將電源頻率加以控制，其基本工作原理是在整流器中工頻電流改為直流電流，利用電壓頻率控制交流電，將直流電源進(jìn)行轉(zhuǎn)變之后，的電流輸送的電動(dòng)機(jī)中，電動(dòng)機(jī)本身具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，包括電源板、鍵盤、控制面板、電機(jī)電容等。在運(yùn)行設(shè)備時(shí)運(yùn)用變頻器之后有效的實(shí)現(xiàn)設(shè)備節(jié)能使用需求，完成長(zhǎng)期恒定的電流運(yùn)行。煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)技術(shù)改造可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，拉長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行周期，合理的將設(shè)備的能耗加以降低[1]。3 ）隨著技術(shù)的不斷應(yīng)用和理論研究的深入，變頻器的調(diào)節(jié)技術(shù)得到了優(yōu)化，為煤礦機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行、提高壽命、節(jié)約能源提供了技術(shù)支持，真正的做到了提高設(shè)備、降低能耗和提高設(shè)備使用年限。

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

1 ）采煤機(jī)運(yùn)用變頻節(jié)能技術(shù)，經(jīng)過(guò)變頻節(jié)能技術(shù)改進(jìn)之后，采煤機(jī)中的電牽引需求得到了提升。煤礦設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中對(duì)電機(jī)設(shè)備牽引的尺寸，常常是要予以限制的，要求不能有過(guò)大的功率，在相同尺寸、外形的情況下交流電機(jī)的功率更大才能滿足系統(tǒng)運(yùn)行的需求。這對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)需要增加功率，同時(shí)保證安全穩(wěn)定性，使用一種電機(jī)進(jìn)行牽引變頻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，交流直流交變頻率系統(tǒng)共同運(yùn)行，容易將設(shè)備的使用壽命在于縮短，采用變頻技術(shù)進(jìn)行改造之后，進(jìn)一部分的供電形式，有三項(xiàng)，公平交流電變?yōu)楹愣ǖ闹绷麟姡么蠊β示埞埽梢赃M(jìn)行交流電的輸送，可變電壓和頻率達(dá)到無(wú)極調(diào)速的目的[2]。2 ）變頻技術(shù)還可以對(duì)過(guò)負(fù)荷過(guò)熱、過(guò)電流、失速、過(guò)電壓、熔斷絲切斷、控制電路、異常等問(wèn)題加以保護(hù)。技術(shù)的保護(hù)作用，表現(xiàn)為一旦發(fā)生故障就會(huì)立即停止變頻器工作，通過(guò)數(shù)字面板來(lái)判斷參數(shù)是否異常，然后在額定轉(zhuǎn)速基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)速。如在提升機(jī)上應(yīng)用變頻技術(shù)，利用相應(yīng)的設(shè)備，進(jìn)行運(yùn)輸設(shè)備中的況費(fèi)時(shí)、設(shè)備材料等環(huán)節(jié)的改變。煤礦地下運(yùn)輸主要設(shè)備是運(yùn)輸機(jī)提升機(jī)，礦井系統(tǒng)，因?yàn)榭刂戚^為復(fù)雜，慣性較大，運(yùn)行就快，常常需要交替使用，提升機(jī)的運(yùn)行需要具有很好的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)要求，才能符合上述要求[3]。當(dāng)傳統(tǒng)的使用電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)過(guò)程，很大程度上在生產(chǎn)效率上不高，實(shí)際運(yùn)行上工作量一大，就容易導(dǎo)致運(yùn)行速度曲線發(fā)生異常，系統(tǒng)出現(xiàn)失控，對(duì)于人員操作安全產(chǎn)生影響，甚至?xí)l(fā)生超速和過(guò)卷事故。3 ）井下傳送帶上使用變頻技術(shù)，最大限度地增加利用率，保證分離物料時(shí)運(yùn)載裝置和驅(qū)動(dòng)裝置能夠高速有效的完成帶式運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行，完成運(yùn)輸送料的任務(wù)。井下運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿κ菐竭\(yùn)輸機(jī)，要確保其穩(wěn)定運(yùn)行和啟動(dòng)設(shè)備時(shí)不會(huì)出現(xiàn)故障，達(dá)到軟啟動(dòng)替代的目的，必須使用變頻技術(shù)才可以做到上述要求，能夠節(jié)省90%以上的能源利用率，降低能源消耗，及時(shí)的在煤電系統(tǒng)中進(jìn)行多余能耗的降低，將消耗的熱力加以去除。4 ）在通風(fēng)機(jī)上使用變頻技術(shù)，如局部通風(fēng)機(jī)和主風(fēng)機(jī)上，當(dāng)風(fēng)井處出現(xiàn)全負(fù)壓狀態(tài)時(shí)一般是由于傳統(tǒng)的通風(fēng)機(jī)局部大多數(shù)采用壓入式的，在巷道掘進(jìn)中基本作用是將稀釋有害氣體加倍稀釋和排出，保證井下有新鮮的風(fēng)流，并達(dá)到降溫的目的。變頻機(jī)的使用增加了風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，不改變風(fēng)量的情況下，促進(jìn)挖掘和開采過(guò)程中井下風(fēng)壓保持穩(wěn)定。而且可以根據(jù)實(shí)際的向?qū)枨髞?lái)進(jìn)行合理調(diào)節(jié)變頻節(jié)能技術(shù)，最大程度地節(jié)約技能，節(jié)能合理的更改。風(fēng)機(jī)滿負(fù)荷工作狀態(tài)改造之后，出現(xiàn)的軟啟動(dòng)功能還可以隨時(shí)停止，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊[4]。5 ）在水泵中應(yīng)用變頻技術(shù)，大大延長(zhǎng)了設(shè)備使用期期限。傳統(tǒng)的煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行水流量的控制，但是一旦運(yùn)行時(shí)發(fā)生設(shè)備參數(shù)變化，如閥門的實(shí)際開度缺乏合理控制就會(huì)得到影響，達(dá)不到水泵良性運(yùn)行。在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行下，提高變頻器的靈活性和智能性，能保證安全的生產(chǎn)，同時(shí)靈活地控制水分氣體，防止井下液位降低和防止因?yàn)轭l繁啟停和空轉(zhuǎn)過(guò)程中的造成消耗能量過(guò)大，還可以最大限度的降低設(shè)備損耗[5]。

3 應(yīng)用案例分析

在某礦山井下采煤設(shè)備中運(yùn)用電牽引采煤機(jī)回饋制動(dòng)四象限變頻器之后，傾角達(dá)到15 度到30 度，從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況來(lái)看，在大傾角下工作，依然能夠?qū)崿F(xiàn)電氣因采煤機(jī)的調(diào)理制動(dòng)力句，維持牽引速度不變，構(gòu)造非常簡(jiǎn)單，而且操作非常便捷，速度調(diào)理牢靠。首先在操作控制上借用動(dòng)力電來(lái)控制芯線，控制回路以磁力起動(dòng)機(jī)進(jìn)行先導(dǎo)回路連接，組成遠(yuǎn)程控制回路，送電后割電機(jī)和泵電機(jī)運(yùn)行牽引變壓器，輸出400V交流電，啟動(dòng)器延時(shí)57 秒，之后經(jīng)過(guò)伺服、順從、磁力、截割電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，左右端頭總停左右遙控器，總廳和變頻器湘贛上的總體串進(jìn)截割電機(jī)和泵電機(jī)的溫度節(jié)點(diǎn)，啟動(dòng)回路上接近PRC電機(jī)，溫度一旦發(fā)生超限和瓦斯?jié)舛瘸停梢宰员９?jié)點(diǎn)接近啟動(dòng)回路，經(jīng)過(guò)這些節(jié)點(diǎn)斷開之后，將電腦切斷，運(yùn)輸機(jī)的控制上裝置的變頻器蓋板上的控制按鈕，可以控制運(yùn)輸機(jī)的停機(jī)，在不控制啟動(dòng)的情況下，可以完成自動(dòng)化采煤機(jī)的檢修，對(duì)電磁閥的控制全部采用防爆電磁閥，分別控制左右搖臂、升降、控制、牽引電機(jī)、制動(dòng)、松閘，啟動(dòng)左右端頭站和左右遙控器上的上行升降。PLC程序控制系統(tǒng)可以進(jìn)行左右端頭的遙控、控制和轉(zhuǎn)換隔離的切換，牽引控制達(dá)到自動(dòng)化牽引電機(jī)的供電拖動(dòng)游交流、變頻調(diào)控、電控安裝改動(dòng)牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)速，改動(dòng)變頻器供電電壓頻率，從變頻器的設(shè)計(jì)上就設(shè)定了給定速度，將變頻器設(shè)置為轉(zhuǎn)矩給定，主變頻器由plc給出速度給定，轉(zhuǎn)矩輸出改為轉(zhuǎn)矩給定轉(zhuǎn)矩控制，由主變頻器進(jìn)行控制，完成自動(dòng)控制。單牽引采用變頻技術(shù)，所驅(qū)動(dòng)的牽引采用齒式離合器。傳統(tǒng)的電機(jī)控制直接對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，企業(yè)大量的花費(fèi)資金投入到增加通風(fēng)量、購(gòu)買新設(shè)備，而應(yīng)用變頻技術(shù)后可以根據(jù)實(shí)際工作需要對(duì)通風(fēng)量的實(shí)時(shí)調(diào)整，避免風(fēng)機(jī)在啟停過(guò)程中的沖擊，井下作業(yè)安全度大大提升，風(fēng)機(jī)的使用壽命也得到了增加。機(jī)電設(shè)備在井下作業(yè)必須要經(jīng)歷頻繁的啟停環(huán)節(jié)，在應(yīng)用變頻技術(shù)后，使其工作更加平穩(wěn)，能根據(jù)實(shí)際工作需要，實(shí)時(shí)對(duì)牽引速度進(jìn)行調(diào)整，使其工作效率變得更高、更加節(jié)能，能有效避免其工作中出現(xiàn)的溜坡、打滑現(xiàn)象，還使操作更容易控制，操控更加精準(zhǔn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

煤礦企業(yè)是耗電大戶，風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等設(shè)備用電量占到整個(gè)煤礦生產(chǎn)用量的量的半數(shù)以上。采用變頻調(diào)速技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，從變頻技術(shù)在風(fēng)機(jī)、提升機(jī)、空壓機(jī)、皮帶機(jī)中的應(yīng)用效果看，變頻技術(shù)的應(yīng)用以其卓越的調(diào)速性能和顯著的的節(jié)電效果，在煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行中得到廣泛推廣。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)大功率輸出技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻器調(diào)速技術(shù)將擁有突破性的進(jìn)步。今后節(jié)電和推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步將成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。高可靠性的、大容量的多功能變頻器，能夠?yàn)槊旱V節(jié)省能源達(dá)到60%以上。因此采用變頻調(diào)速技術(shù)，真正的提高煤礦生產(chǎn)效益，降低煤礦生產(chǎn)能耗，改造后的機(jī)電設(shè)備將在節(jié)能環(huán)保方面發(fā)揮更大的作用，為煤礦生產(chǎn)取得更加顯著的經(jīng)濟(jì)效益助力。

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