煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)研究

李庚

摘 要：煤礦企業(yè)的發(fā)展關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。目前中國(guó)大量倡導(dǎo)節(jié)能減排，煤礦企業(yè)要提高運(yùn)行效率，就要提高資源利用率，并促進(jìn)安全生產(chǎn)，這就需要從煤礦企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行技術(shù)性改造，以提高設(shè)備的科技含量，發(fā)揮其應(yīng)用的功能。其中，變頻節(jié)能技術(shù)是普遍應(yīng)用的，而且節(jié)能效果良好。本文針對(duì)我國(guó)煤礦機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)電設(shè)備；變頻節(jié)能技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TD63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

我國(guó)擁有豐富的煤炭資源。煤炭企業(yè)作為基礎(chǔ)能源單位，對(duì)推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了重要的作用。多年來(lái)的粗放型煤礦開(kāi)采方式，使煤炭資源大量地被挖掘出來(lái)的同時(shí)，也造成了資源浪費(fèi)，而且在煤炭生產(chǎn)中還存在安全問(wèn)題，使煤炭生產(chǎn)成本高、能耗高、效率低。在煤炭生產(chǎn)中采用變頻節(jié)能技術(shù)，可以確保煤礦機(jī)電設(shè)備的各項(xiàng)性能良好，使其應(yīng)用的功能都得以充分發(fā)揮，使煤炭生產(chǎn)不僅安全節(jié)能，而且對(duì)機(jī)械設(shè)備還能夠發(fā)揮作用調(diào)節(jié)作用。

一、煤礦機(jī)電設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)的運(yùn)行原理

變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于煤礦企業(yè)，為煤礦企業(yè)的節(jié)能降耗做出了貢獻(xiàn)。與交流電有所不同，變頻節(jié)能技術(shù)是通過(guò)變頻調(diào)節(jié)速度，將交流電流原有的恒定頻率轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢詣?dòng)態(tài)可變的資源。

首先，功率器經(jīng)過(guò)技術(shù)更替之后，發(fā)展為IPM智能功率模塊，由此增大了變頻的功率。基于此，壓頻比的技術(shù)控制方式發(fā)生改變，包括矢量控制、轉(zhuǎn)矩控制都發(fā)生了改變。

其次，隨著控制技術(shù)的創(chuàng)新，模糊自優(yōu)化控制技術(shù)以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，變頻技術(shù)集成化，使得數(shù)字信息處理的單一化向集成化發(fā)展，形成了專用的集成電路，在變頻技術(shù)的支持下，包括數(shù)字信號(hào)處理器、精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)等都得到綜合應(yīng)用，不僅可以發(fā)揮調(diào)速功能，而且對(duì)程序參數(shù)、通信功能都具有辨識(shí)能力。

二、煤炭機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

變頻節(jié)能技術(shù)從研發(fā)到應(yīng)用經(jīng)歷了較長(zhǎng)的一段時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了煤礦機(jī)電設(shè)備的技術(shù)改造，使得該設(shè)備的運(yùn)行安全可靠、高效節(jié)能。目前煤炭企業(yè)的煤炭機(jī)電設(shè)備采用變頻節(jié)能技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（一）煤炭企業(yè)的采煤機(jī)對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)有

煤炭企業(yè)的采煤機(jī)應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，即為采煤機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)在煤炭企業(yè)應(yīng)用，已經(jīng)適應(yīng)煤炭企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境，從交流變頻電牽引“一拖二”控制發(fā)展為“一拖一”控制。我國(guó)的采煤技術(shù)中，交流變頸調(diào)速已經(jīng)達(dá)到了先進(jìn)的水平，特別是能量回饋型四象限運(yùn)行變頻器，不僅變頻效率高，而且實(shí)現(xiàn)了恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速。煤炭企業(yè)的采煤機(jī)在電牽引的作用下，行走功率可以達(dá)到220kW，變頻器的電壓大約為380V，可以進(jìn)行恒定功率調(diào)速。從變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)情況來(lái)看，主變頻器和輔變頻器之間，以及轉(zhuǎn)矩平衡等都能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行。如果工作面比較大，就可以對(duì)制動(dòng)力矩進(jìn)行調(diào)節(jié)，牽引速度保持恒定。機(jī)器不會(huì)產(chǎn)生滑車的現(xiàn)象。從應(yīng)用情況來(lái)看，不僅設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且能夠根據(jù)工作需要靈活控制，操作上非常方便，而且調(diào)節(jié)速度的過(guò)程中機(jī)器仍然會(huì)處于良好的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

（二）煤炭企業(yè)的提升機(jī)對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

煤炭企業(yè)的煤礦生產(chǎn)中，提升機(jī)是需要高度重視的機(jī)電設(shè)備，直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)是否能夠順利展開(kāi)，也關(guān)系到工作人員的健康安全。提升機(jī)運(yùn)行中使用變頻節(jié)能技術(shù)，就是用交流四象限變頻器對(duì)提升機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)整。通常提升機(jī)所選用變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，還會(huì)配合安裝防爆設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了變頻器的信息化控制，包括輸入接口、輸出接口等等，都應(yīng)用信息技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，可以降低工作人員的工作量，而且物料輸送效率更高。

（三）煤炭企業(yè)的皮帶輸送機(jī)對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于皮帶輸送機(jī)所發(fā)揮的作用與提升機(jī)的工作原理基本一致，是在皮帶輸送機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，將物料從井下向地面輸送，就必然會(huì)產(chǎn)生牽引作用。這種牽引是在摩擦力的帶動(dòng)下完成的，張力產(chǎn)生變形，在支撐輥輪上帶動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)，將煤炭輸送到制定的地點(diǎn)。如果在啟動(dòng)皮帶機(jī)的時(shí)候，采用液力耦合器，很容易導(dǎo)致皮帶過(guò)早老化或者發(fā)生斷裂，嚴(yán)重影響皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行效率。在電機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候采用變頻技能技術(shù)，隨著電流的波動(dòng)不斷降低，機(jī)電內(nèi)所產(chǎn)生的機(jī)械沖擊以及因此引發(fā)的熱量就會(huì)帶動(dòng)皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，使其發(fā)揮傳送功能，由此功率平均以及功率同步的問(wèn)題。

（四）煤炭企業(yè)的流體負(fù)荷設(shè)備對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

煤炭企業(yè)的流體負(fù)荷設(shè)備對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，主要是在應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的調(diào)節(jié)力度是非常大的。由于煤礦工作環(huán)境比較特助，在變頻調(diào)速裝置的設(shè)計(jì)上也會(huì)考慮到煤炭環(huán)境的特殊需要進(jìn)行技術(shù)改造，以降低風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。電機(jī)的輸出功率達(dá)到了前導(dǎo)器關(guān)閉時(shí)風(fēng)量以及風(fēng)壓的1/3。這種設(shè)計(jì)更符合礦井生產(chǎn)環(huán)境，平均每年可以節(jié)約大量的能源，電費(fèi)也相應(yīng)地降低。在煤礦要求的液用泵上安裝變頻調(diào)速裝置，可以提高液用泵的靈活度，能夠?qū)に囅到y(tǒng)提高控制力度，保證產(chǎn)品質(zhì)量。使用變頻調(diào)速裝置還可以對(duì)液用泵的運(yùn)行速度有效調(diào)節(jié)，可以使液用泵空轉(zhuǎn)的時(shí)間縮短，不必要頻繁地啟動(dòng)、停止，可以節(jié)約鍛煉的能源。設(shè)備的運(yùn)行成本降低了，確保礦井安全生產(chǎn)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煤礦企業(yè)作為基礎(chǔ)能源單位，不僅能源消耗量大，而且企業(yè)的運(yùn)行成本也比較高。采用了變頻調(diào)速技術(shù)之后，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，減輕了起動(dòng)對(duì)風(fēng)機(jī)葉片、電機(jī)的機(jī)械損傷；大幅度降低風(fēng)機(jī)噪音和振動(dòng)，改善職工工作環(huán)境；實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，解決了能源，而且降低了能源消耗，達(dá)到了節(jié)能降耗的預(yù)期目標(biāo)。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)將日趨完善。因此，必須積極推廣先進(jìn)的交流變頻調(diào)速技術(shù)，用先進(jìn)的設(shè)備武裝、改造煤礦等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展。

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