變頻技術在現代煤礦機電工程中的運用

王治華

摘 要：現代煤礦企業(yè)一直在大力發(fā)展現代化生產模式，并引進了大量現代化、先進技術與設備，在此過程中變頻技術開始在現代煤礦機電工程中得到了廣泛運用。本文將以變頻技術及其應用優(yōu)勢介紹為切入點，對技術在煤礦機電工程中的具體運用展開深度解讀，旨在提升變頻技術應用水平，保證煤礦機電工程整體運行質量。

關鍵詞：技術原理;應用優(yōu)勢;煤礦機電工程;提升機;變頻技術

中圖分類號：TM921 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）18-0159-02

隨著社會發(fā)展對于能源需求量的不斷增加，大量煤礦企業(yè)開始崛起。為在激烈的市場競爭中脫穎而出，在煤炭行業(yè)中占據更大的市場份額，企業(yè)紛紛對自身煤礦機電工程展開了優(yōu)化與升級，期望通過對各種先進手段的合理運用，對工程能源消耗形成有效控制，進而將生產成本控制在合理范圍內。在諸多先進手段中，變頻技術應用優(yōu)勢極為突出，是現代煤礦企業(yè)研究重點內容。

1 變頻技術原理

變頻技術屬于轉換技術范疇，通過對技術的運用可將直流電逆變成不同頻率的交流電，或將交流電變成直流電之后再將其轉換成不同頻率的交流電，總之，是對電流頻率的轉換，不會使電能發(fā)生相應變化[1]。將變頻技術運用到機電工程之中，可實現對機電設備節(jié)能效率的有效調節(jié)，會在機電優(yōu)勢輔助下，實現強弱電有效融合，確保機電一體化可以真正形成一個整體，這對于機電工程整體運行而言，極為有利。

技術原理：在對變頻技術進行運用時，會利用通斷現象影響，使半導體設備內電源轉換為其他電能進而對設備運行展開控制，是以轉變設備上部存在交流電，將其變?yōu)橹绷麟妷涸龠\用逆變器將其轉換為需要頻率的。運用交流電機所產生的LED驅動電源具有較為明顯的可調節(jié)性特征，電源可按照電動機調速期間具體需要，產生相應電壓以及電流，是較高水平的變頻手段。同時，技術還可滿足能源危機要求，主要是因為電源變動是完全遵從實際情況和真實需求所產生的，可實現速度自動平化提升效果，煤礦開采質量。

2 變頻技術應用優(yōu)勢

變頻技術在機電工程中的應用優(yōu)勢主要體現在以下幾點：（1）調節(jié)速度。以提升機為例。傳統提升機速度調節(jié)多會通過對轉子串電阻實施調整的方式完成調節(jié)任務，此種調節(jié)方式具有準確率低、調度范圍小等方面問題，很容易會造成設備損壞，致使設備使用壽命、使用性能受到破壞，而運用變頻技術展開調節(jié)，可妥善解決以往調節(jié)所存在的各項問題，能夠達到延長設備使用壽命，保證設備運行狀態(tài)的目標，優(yōu)勢較為突出;（2）節(jié)約能源。以壓縮機、風機為例。兩種設備均是通過對氣門開度進行調整的方式完成流量調節(jié)的，雖然具有一定優(yōu)勢，但卻存在著電能損耗較大的問題，會使企業(yè)經濟效益受到一定影響，但在運用變頻技術之后，可實現對電力能源消耗的有效控制，可降低企業(yè)在各方面資源方面成本投入，達到良好的節(jié)能效果;（3）除上述兩點外，變頻技術也被廣泛應用于縮小設備體積以及產品標準化等方面，應用價值較為突出，會對煤礦企業(yè)生產、發(fā)展形成有效助力[2]。

3 變頻技術在現代煤礦機電工程中的具體運用

3.1 提升機方面

礦井提升機主要用于人員、煤炭運輸，是煤礦機電工程重要組成。隨著煤礦日常生產需求的不斷變化，提升機也要隨之做出調整與優(yōu)化，要通過對自身速度進行有效調整的方式，滿足工程各項要求。通過對變頻技術的運用，技術人員可快速完成提升機電阻值調整操作，可實現對電機運行的有效控制，達到良好的設備速度提升效果，設備運行會變得更加穩(wěn)定，生產安全性也會得到顯著提升。同時變頻技術的運用，也可有效減少對于繼電器的使用，可省去維護電路設置環(huán)節(jié)。而借助變頻技術精準控制優(yōu)勢，也可實現對電路的科學修改，能夠達到切實改善提升機性能的目標，可通過對速度實施控制的方式，降低設備摩擦頻率[3]。

3.2 皮帶設備方面

實施煤炭開采時，應保證皮帶設備運行頻率能夠始終高于提升機運行頻率，以保證整體生產順利進行。作為煤炭運輸重要設備，皮帶設備會通過相互間摩擦，完成一系列物資運輸任務，是煤礦生產重要設備之一。由于皮帶設備在使用過程中需要大量電能作為支持，所以設備在運行過程中很容易會因為電路中所產生的較大負擔與壓力，致使設備出現嚴重損傷。同時因為皮帶是運用摩擦力展開運輸的，長時間的摩擦會產生較大熱能，在熱能達到一定范圍時，便會使設備受到影響，所以做好設備運行控制是極為必要的[4]。鑒于此，技術人員可通過對變頻技術的運用，對皮帶設備運行期間所產生的熱能展開控制，以在解決能源浪費問題的同時，做好煤炭開采安全性保護?，F階段，國內機電工程多是運用液力聯軸器啟動皮帶設備的，電路電壓問題以及熱能問題較為凸出，所以可運用變頻技術替代液力聯軸器展開皮帶設備啟動，這樣不僅能夠保證設備啟動效率與性能，同時還可不斷提升設備運行穩(wěn)定性，能夠妥善解決設備能源利用等方面問題。

3.3 采煤機方面

由于煤礦開采整體環(huán)境較為惡劣，所以采煤機在使用時需要保證自身性能，以保證各項開采工作順利展開。采煤機整體系統較為復雜，是采煤環(huán)節(jié)關鍵設備，如果在開采過程中機械設備發(fā)生故障，便會使開采工作開展受到直接干擾。為妥善解決這一問題，可通過對變頻技術的使用，完成采煤機變頻調速系統建設，以通過對調速系統的合理運用，及時按照采煤環(huán)境以及設備運行狀況，做好設備運行速度調整，進而將設備故障發(fā)生概率控制在最低，達到預期煤炭開采目標[5]。目前，能源回饋型四象限變頻器等變頻技術設備已經在電牽引采煤機中得到了廣泛運用，此舉不僅有效提高了采煤機整體科技含量，同時也實現了對采煤機運行的有效保護，為設備健康、高質量使用奠定了良好基礎。

3.4 空氣壓縮機方面

在煤礦開采中，空氣壓縮機主要負責風機機電運行動力供給，在此過程中，在交流電作用下，電動機會始終保持良好的工作狀態(tài)，空氣壓縮機會通過對上下兩點控制模式進行使用的方式，完成一系列工作任務。在空氣機缸壓和預設壓力處于相同數值時，交流電動機工頻運行可實現對空氣壓縮機氣閥的自動關閉，在此過程中電動機會保持空載狀態(tài)，不會消耗較大能量。在空氣機缸壓力出現下降狀況，且壓力數值無線接近預設壓力時，空氣壓氣閥也會隨之開啟，會對空氣展開壓縮，此時電動機會保持在重載狀態(tài)。

由于客觀以及主觀等因素影響，在進行煤礦開采時，實際用氣量很難與產氣量保持相同數值，所以電動機在運行過程中，空氣壓縮機很容易會出現頻繁卸載、加載的狀況，會對電動機、電網以及空氣壓縮機等設備運行產生不良影響。變頻技術具有較為明顯的易操作、高精度特征，將其運用到電動機之中，并不需要對負載荷實施變動與更改，會按照工藝技術需求以及環(huán)境特點，對具體問題展開剖析，進而確定電動機運行轉數輸出狀態(tài)[6]。運用變頻器實施驅動，可從根本上入手對空氣壓縮機卸載、加載展開控制，可通過對電機用氣量進行調整的方式，完成轉速自動調節(jié)操作，進而保證供氣壓力穩(wěn)定性，確?？諝鈮嚎s機停止次數可以得到有效控制。

3.5 通風機方面

通風機是井下呼吸系統，是保證井下開采安全開采、順利開采的關鍵要素。由于井下環(huán)境較為惡劣，煤炭開采環(huán)境較為特殊，如果無法保證井下正常通風量，會對開采人員人身安全形成嚴重威脅，并不利于開采工作開展。通風機是井下重要通風設備，承擔著運送新鮮空氣、排除有害氣體的重任，需要保持24小時不間斷運行狀態(tài)。在具體進行開采過程中，隨著作業(yè)面深度的不斷加深，通風機工作效率要求水平也會隨之提升，強調設備需要保持連續(xù)、有效的運行模式。但在具體進行通風機使用時，卻存在著設備啟動難度大、設備運行容易造成機電設備遭受破壞等問題，會對電網設備產生不必要損耗[7]。所以在進行通風機設備設計過程中，可將變頻技術科學運用到其中，要借助技術功能對風機運轉展開科學控制，進而滿足節(jié)能環(huán)保各項要求，保證設備啟動效率、延長設備使用周期。

3.6 刮板機方面

刮板機是綜采工作面運輸機中的重要組成，由于運輸機工作環(huán)境相對較為惡劣，所以存在著停車隨時性的特征，刮板運動所產生的靜摩擦力相對較大，尤其是在刮板輸送機停機后，運送機仍然會受到一定量的荷載，會造成設備啟動困難的狀況。同時，設備井下運行會受到空間、電網容量等因素影響，在爆炸性氣體和煤塵環(huán)境下，大型運輸設備重載難啟動問題處理難度也會隨之提升。

按照設備性能以及以往操作經驗，煤礦可通過對變頻技術的運用，滿足刮板輸送機啟動控制要求：（1）做好啟動電流控制，防止因電流過大而造成電網受沖擊等問題，避免啟動電流對電機、供電系統造成直接影響;（2）因為運送機在啟動時，需要吸收間隙空載進行運動，所以需要保證電機轉矩，做好速度控制;（3）在進行靜止轉為運動過程中，由于電動機轉矩需要達到一定數值，才可抵抗靜摩擦所產生的阻力，所以適當調大電動機轉矩，保證啟動轉矩平穩(wěn)程度，確保其能夠滿足機械特性曲線要求，進而逐步展開加速操作。對靜摩擦力形成有效抵抗后，設備負載會出現明顯減小趨勢，在此過程中電機力矩會再次提升且出現變慢運轉狀態(tài)，可達到平穩(wěn)啟動設備的目標[8]。

4 結語

通過本文對變頻技術相關內容的闡述，使我們對變頻技術及其在煤礦機電工程中的運用有了更加清晰的了解。各煤礦企業(yè)應明確認識到變頻技術的重要作用，應增強對技術以及技術應用方式的研究力度，并將其科學運用到提升機、皮帶設備以及刮板機等設備之中，實現對機械設備的切實強化與升級，確保設備原有運行問題可以得到妥善解決，進而實現理想化設備應用模式，確保各設備所具有效能可以最大限度在煤礦生產中發(fā)揮出來，從而達到最佳煤礦機電工程運行效果，為企業(yè)獲取到更大的經濟效益。

參考文獻

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