變頻技術(shù)的特點(diǎn)及在煤礦中的應(yīng)用探究

摘 要：隨著煤礦行業(yè)的快速發(fā)展，它的機(jī)械化程度越來(lái)越高，節(jié)能的要求也日益提升，變頻技術(shù)能夠起到節(jié)能降耗和調(diào)節(jié)的作用，因此，它在煤礦中的應(yīng)用受到普遍的關(guān)注，技術(shù)也越來(lái)越成熟。變頻技術(shù)的應(yīng)用給煤礦的發(fā)展帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)利益，使它的成本降低，工作效率大大提高。文章主要分析了變頻技術(shù)的特點(diǎn)，然后討論了變頻技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用，希望能找出其中的不足，將變頻技術(shù)更好地運(yùn)用到煤礦的發(fā)展中。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；原理；特點(diǎn)；煤礦；應(yīng)用

引言

隨著能源需求量越來(lái)越大，煤礦行業(yè)的發(fā)展也更加迅速，各種新的技術(shù)、設(shè)備都運(yùn)用到了煤礦中。但是煤礦生產(chǎn)是一個(gè)非常耗能的產(chǎn)業(yè)，在生產(chǎn)過(guò)程中的提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水等各個(gè)環(huán)節(jié)的耗能占據(jù)了整個(gè)煤礦生產(chǎn)的大部分，節(jié)能問(wèn)題是人們需要考慮的重要問(wèn)題。變頻調(diào)速能夠很好地控制機(jī)械設(shè)備的調(diào)速，同時(shí)還能起到節(jié)能的作用。目前，變頻技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用比較廣泛，它極大地促進(jìn)了煤礦中機(jī)電設(shè)備的安全高效地運(yùn)行，還為煤礦的節(jié)能做出了重大的貢獻(xiàn)，給煤礦企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 變頻技術(shù)在煤礦發(fā)展中的重要意義

煤礦資源是一種不可再生的資源，它的資源是有限的，目前，煤礦資源的開(kāi)采量日益增多，各個(gè)煤礦企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)也更加激烈，導(dǎo)致煤炭資源的剩余量越來(lái)越少，各個(gè)企業(yè)要想在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中獲得成功，就需要不斷地提高自身的技術(shù)水平，多注意節(jié)能、環(huán)保，增強(qiáng)企業(yè)的綜合實(shí)力。將變頻技術(shù)運(yùn)用到煤礦的機(jī)械設(shè)備中，不僅能夠?yàn)槠髽I(yè)減少很多能源的浪費(fèi)，起到節(jié)能的作用，還能減少有害物質(zhì)的排放，使環(huán)境得到保護(hù)，這樣不僅提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，還保證了企業(yè)健康穩(wěn)定地發(fā)展。在煤礦的用電中，機(jī)械設(shè)備的用電量達(dá)到70%，變頻技術(shù)可以大大減少機(jī)械設(shè)備的用電量，達(dá)到節(jié)能的作用。并且，變頻技術(shù)的可控性能也比較強(qiáng)，因此，在煤礦生產(chǎn)中運(yùn)用比較廣泛。在選擇變頻設(shè)備時(shí)，我們應(yīng)該選擇可靠性比較強(qiáng)、安全性比較高、節(jié)能效果較強(qiáng)、使用簡(jiǎn)易方便的變頻設(shè)備。

2 變頻技術(shù)的基本工作原理

為了使煤礦機(jī)械設(shè)備在正常工作的同時(shí)，還能盡量的節(jié)能，可以在這些機(jī)械設(shè)備中加入變頻技術(shù)，避免設(shè)備工作中動(dòng)力的浪費(fèi)，造成能源的浪費(fèi)。變頻技術(shù)是多門(mén)技術(shù)的綜合，如電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳送技術(shù)等，運(yùn)用強(qiáng)弱電的結(jié)合來(lái)控制機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行。變頻技術(shù)主要包括四部分，整流、逆變、直流、控制，這幾個(gè)部分之間有著緊密的聯(lián)系，共同控制著電機(jī)的運(yùn)行。它的工作原理：首先將半導(dǎo)體元件運(yùn)用電力電子技術(shù)中的逆變器技術(shù)將工頻信號(hào)轉(zhuǎn)變成其他頻率的信號(hào)，然后將這些不同頻率的信號(hào)進(jìn)行整流，轉(zhuǎn)換成直流電，運(yùn)用這些逆變器來(lái)對(duì)設(shè)備中的電壓和電流進(jìn)行控制，形成無(wú)極調(diào)速，變頻器的工作原理圖如下圖1所示。

3 變頻技術(shù)的特點(diǎn)

變頻技術(shù)在煤礦中運(yùn)用廣泛，它的特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)。第一，變頻技術(shù)的啟動(dòng)比較平穩(wěn)。煤礦在啟動(dòng)供電的瞬間，電壓會(huì)大幅度地下降，造成煤礦中電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行受到影響，較大的電流還會(huì)損壞設(shè)備并帶來(lái)安全隱患，運(yùn)用變頻技術(shù)來(lái)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了電壓的平穩(wěn)變化。第二，變頻技術(shù)的調(diào)速性能也比較好。根據(jù)電機(jī)工作時(shí)所需要的實(shí)際參數(shù)以及相應(yīng)負(fù)荷的變化情況來(lái)運(yùn)用變頻技術(shù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速，大大降低了損耗。第三，變頻技術(shù)能使電壓的波動(dòng)區(qū)域穩(wěn)定。電機(jī)進(jìn)行工頻啟動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中電壓發(fā)生大的波動(dòng)，這樣會(huì)造成系統(tǒng)中一些對(duì)電壓比較敏感的設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)異常，采用變頻技術(shù)，可以使電壓平滑的緩緩升高，降低了電壓波動(dòng)的程度，可以減少電機(jī)發(fā)生巨大的振動(dòng)，可以延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命。第四，變頻技術(shù)可以使電機(jī)的啟動(dòng)電流得到有效地控制。電機(jī)工頻啟動(dòng)的電流是額定電流的七八倍，這樣會(huì)使電機(jī)的電應(yīng)力增大，并產(chǎn)生巨大的熱量，變頻技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的零電壓?jiǎn)?dòng)，這樣電流也會(huì)大幅度降低。

4 變頻技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用

4.1 提升機(jī)

煤礦生產(chǎn)中，提升機(jī)的主要作用就是安全地運(yùn)送工作人員和各種材料，使其到達(dá)合適的位置。它在工作的過(guò)程中啟停的過(guò)程比較頻繁，速度也頻繁的變化，傳統(tǒng)的提升機(jī)主要是在電機(jī)內(nèi)部接入可以調(diào)節(jié)的電阻來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種方法造成電機(jī)的發(fā)熱嚴(yán)重、損耗增加。變頻技術(shù)是通過(guò)計(jì)算機(jī)編程來(lái)準(zhǔn)確控制電機(jī)的運(yùn)作，減少了電路中電氣設(shè)備的使用量，也減少了維修成本。若要改變系統(tǒng)的功能，只需要改變編程就能實(shí)現(xiàn)。將變頻技術(shù)運(yùn)用到提升機(jī)中，能使其運(yùn)行更加平穩(wěn)、安全，使用性能也大幅度提升，電氣控制減少了機(jī)械件摩擦，更加的節(jié)能。提升機(jī)的壽命也能增強(qiáng)。

4.2 采煤機(jī)

采煤機(jī)在煤礦聲場(chǎng)中的作用最為重要，它的運(yùn)行特點(diǎn)和提升機(jī)的一樣，都是啟停比較頻繁、速度變化比較復(fù)雜。將變頻技術(shù)運(yùn)用到采煤機(jī)中，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的四象限運(yùn)行，能使電機(jī)的運(yùn)行功率更大，電壓更穩(wěn)定，使其實(shí)現(xiàn)精確的控制，操作也更加方便。采煤機(jī)的四象限運(yùn)行可以擴(kuò)大它的調(diào)節(jié)范圍，但是它的牽引速度應(yīng)該保持相對(duì)穩(wěn)定，這樣設(shè)備才不會(huì)出現(xiàn)溜車(chē)和下滑的現(xiàn)象。

4.3 皮帶機(jī)

煤礦生產(chǎn)中的皮帶機(jī)是用電機(jī)牽引著皮帶運(yùn)用摩擦力的作用運(yùn)動(dòng)來(lái)傳送各種礦料，這種電機(jī)的功率相對(duì)比較大，因此在皮帶機(jī)起動(dòng)時(shí)應(yīng)該保證其有足夠的啟動(dòng)電流。目前，皮帶機(jī)多采用軟啟動(dòng)的方式，大多使用液力耦合器，此時(shí)啟動(dòng)電流相對(duì)比較大，造成電壓波動(dòng)巨大和皮帶的老化速度加快，同時(shí)還使機(jī)器內(nèi)部產(chǎn)生大量熱，造成油溫升高，機(jī)械磨損嚴(yán)重。運(yùn)用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)的軟啟動(dòng)，可以使機(jī)器的啟停和運(yùn)動(dòng)更加穩(wěn)定，能源利用率大大提高，達(dá)到90%，達(dá)到節(jié)能的效果，同時(shí)還能減少各種維修和維護(hù)成本，經(jīng)濟(jì)效益比較強(qiáng)。

4.4 通風(fēng)機(jī)

在煤礦開(kāi)采中，通風(fēng)機(jī)是不可缺少的一部分，被稱作煤礦企業(yè)的呼吸系統(tǒng)，它運(yùn)行于整個(gè)開(kāi)采的過(guò)程中，運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，由于煤炭的開(kāi)采深度在不斷加深，造成對(duì)通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓要求越來(lái)越高，功率也不斷地變化。同時(shí)，通風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)電流也比較大，對(duì)設(shè)備有一定的損壞。運(yùn)用變頻技術(shù)，可以有效地控制通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，降低電能的損耗，延長(zhǎng)通風(fēng)機(jī)的壽命。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，隨著我國(guó)電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了一定的水平，它在煤礦生產(chǎn)中的運(yùn)用也越來(lái)越廣泛，但是，還存在著很多問(wèn)題需要我們解決。相關(guān)的技術(shù)人員應(yīng)該繼續(xù)進(jìn)行變頻技術(shù)的鉆研，使它更加的網(wǎng)絡(luò)化、專(zhuān)業(yè)化、多功能化，從而更好地運(yùn)用到煤礦的生產(chǎn)中，促進(jìn)煤礦事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：楊志新（1980-），男，寧夏銀川人，工作單位：神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)羊場(chǎng)灣煤礦，主要從事煤礦電機(jī)。