淺談現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程中變頻技術(shù)的應(yīng)用

摘 要 本文較深入地分析了應(yīng)用變頻技術(shù)的重要作用，與變頻技術(shù)的主要原理相結(jié)合，對各領(lǐng)域中的變頻技術(shù)應(yīng)用深入研究，進(jìn)而對變頻技術(shù)提高重視，在煤礦開采中明顯提高資源利用率。

關(guān)鍵詞 煤礦機(jī)電;變頻技術(shù);應(yīng)用探討

前言

隨著對能源不斷增加的需求，當(dāng)前還以煤炭為主體的能源形勢，煤礦降低成本，煤炭提高開采效率，煤炭競爭力提高非常重要。在煤炭開采過程中，若對電力使用進(jìn)行有效控制，將使煤炭明顯降低開采成本。在煤礦機(jī)電上應(yīng)用變頻技術(shù)，可使煤炭開采過程中有效降低電力使用率，開采效率提高，成本逐漸降低，為煤礦可持續(xù)發(fā)展提供重要保障。

1變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電工程中的重要作用

1.1 資源利用率提高

快速發(fā)展的社會經(jīng)濟(jì)與各類能源的支持密不可分，作為化石能源中的煤炭，目前在生產(chǎn)制造業(yè)中已應(yīng)用十分廣泛。盡管煤炭資源是一種不可再生能源，若對對其利用缺乏高效性，對于社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有一定的限制作用。應(yīng)用變頻技術(shù)可動態(tài)調(diào)整機(jī)械設(shè)備的模式，若煤層作業(yè)區(qū)域較薄，可使開采設(shè)備降低工作功率，采取適宜掘進(jìn)方式開采，使機(jī)械減少空轉(zhuǎn)。如在應(yīng)用風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)中，可對機(jī)械設(shè)備相應(yīng)提高輸出功率，可達(dá)到節(jié)能效果50%～70%，使資源提高利用率[1]。

1.2 煤礦開采成本降低

隨著應(yīng)用的先進(jìn)開采技術(shù)日益增多，使煤礦在很大程度上提高了工作效率，很多煤礦生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型已完成并處于自動化生產(chǎn)過程中。而且，在可控范圍內(nèi)煤礦開采采取成本降低的有效方式備受業(yè)內(nèi)的普遍關(guān)注。變頻技術(shù)可與作業(yè)區(qū)域?qū)嶋H相結(jié)合，調(diào)整機(jī)械設(shè)備輸出功率，使開采過程提高持續(xù)性。特別在部分煤層分布作業(yè)區(qū)域相對復(fù)雜時，對作業(yè)模式動態(tài)調(diào)整，不只使煤層開采任務(wù)順利完成，還可使開采過程中能夠降低成本投入5%～15%，進(jìn)而在市場中提高煤礦的核心競爭力。

2變頻技術(shù)的基本原理

變頻技術(shù)主要是通過整流橋?qū)⑷嘟涣麟娬髯兂擅}動直流電，經(jīng)電解電容濾波后向平滑的直流電轉(zhuǎn)變，控制板控制相關(guān)模塊后將平滑直流電向三相交流電轉(zhuǎn)變。變頻流程通常是交流電通過整流器向直流電轉(zhuǎn)變，最后由電動機(jī)將直流電向可控頻率的交流電調(diào)整后輸出。在相關(guān)運(yùn)行需求下，控制電路控制逆變器和整流器輸出，以實(shí)現(xiàn)對電流頻率的改變。針對煤礦而言，大部分是礦井中的電力設(shè)備，應(yīng)用變頻技術(shù)可對電流頻率進(jìn)行調(diào)整，使設(shè)備輸出得到控制，確保設(shè)備的工作環(huán)境更穩(wěn)定。并通過控制設(shè)備輸出，符合生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要作用[2]。

3現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程中變頻技術(shù)的應(yīng)用

3.1 空氣壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)

距離地表較近的煤炭資源極少，大部分煤炭資源都處于地下深處，使開采難度在一定程度上增大，在開采煤炭資源中瓦斯、地下水等附帶物依然存在。作為有害氣體的瓦斯，若開采環(huán)境中具有過高的含量，易產(chǎn)生瓦斯爆炸，對生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅?；诖嗽诿旱V開采中，壓風(fēng)自救系統(tǒng)的空壓機(jī)的重要作用，煤礦發(fā)生災(zāi)難時將新鮮風(fēng)流提供到井下，輔助供風(fēng)將風(fēng)能提供到井下風(fēng)動水泵及錨桿鉆機(jī)等設(shè)備中。但壓縮機(jī)工作狀態(tài)處于較高頻率，不只是產(chǎn)生運(yùn)行故障概率增大，還使電網(wǎng)易增大工作負(fù)擔(dān)，對于其他機(jī)械設(shè)備正常工作產(chǎn)生不利影響?？諝鈮嚎s機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中應(yīng)用變頻技術(shù)，可監(jiān)控結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)，使系統(tǒng)運(yùn)行效果提高。特別是在煤礦開采中期，開采難度隨著煤層結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性將有所增大，在其他設(shè)備產(chǎn)生運(yùn)行故障時，為保證開采進(jìn)度和開采人員安全，一般采用替換法將新的工作設(shè)備臨時設(shè)置在其他區(qū)域，但運(yùn)行中的空氣壓縮機(jī)易被忽略，導(dǎo)致資源浪費(fèi)較大。而應(yīng)用變頻技術(shù)可與實(shí)際相結(jié)合，使空氣壓縮機(jī)及時停止工作狀態(tài)，可達(dá)到30%～40%的節(jié)電效果，進(jìn)而達(dá)到降低資源損耗的重要作用[3]。

3.2 采煤機(jī)械設(shè)備

采煤機(jī)械設(shè)備在煤炭資源開采中是主要執(zhí)行載體，其工作狀態(tài)對于煤炭開采質(zhì)量和效率具有直接影響。機(jī)械設(shè)備都有使用壽命，工作環(huán)境、設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量及操作人員水平等因素對其都產(chǎn)生影響。若設(shè)備發(fā)生停擺問題，因處于地下作業(yè)區(qū)域存在較大的維修難度，該情況對于正常推進(jìn)開采活動具有直接影響。與傳統(tǒng)管理經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，逐漸降低設(shè)備運(yùn)行壽命的原因主要是與高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)具有一定關(guān)系，而應(yīng)用變頻技術(shù)可動態(tài)調(diào)控采煤機(jī)輸出功率，與開采區(qū)域煤層厚度相結(jié)合，對設(shè)備輸出功率適當(dāng)加大或減小，產(chǎn)生故障的概率也將降低60%，確保設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。此外，應(yīng)用變頻技術(shù)還使采煤機(jī)械設(shè)備適當(dāng)降低操作復(fù)雜度，設(shè)備工作狀態(tài)明顯提高可靠性。

3.3 煤礦皮帶裝置

煤礦皮帶裝置在煤礦開采中是常用運(yùn)輸載體，主要是將煤炭資源由開采區(qū)向礦外運(yùn)輸。其工作原理是基于電能驅(qū)動，產(chǎn)生于皮帶與輪轂間的摩擦作用對于設(shè)備運(yùn)行具有帶動作用，若皮帶保持高速運(yùn)行狀態(tài)，電力需損耗較大，在一定程度上浪費(fèi)了資源。常用的煤礦皮帶裝置主要采用液壓耦合裝置對設(shè)備正常運(yùn)行具有促進(jìn)作用，但該過程需耗掉電能較大，并將較多電壓附加在裝置上，使產(chǎn)生安全隱患的概率增大。應(yīng)用變頻技術(shù)可優(yōu)化液壓耦合裝置工作狀態(tài)，將軟啟動模式引入，在皮帶裝置正常運(yùn)行中，電路網(wǎng)結(jié)構(gòu)將下調(diào)30%～55%的功能損耗，繼而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、資源利用率提高的重要作用[4]。

4結(jié)束語

綜上所述，隨著資源日益加劇損耗速度，提升資源利用率的有效方式在社會中逐漸成為一個關(guān)注焦點(diǎn)。作為不可再生資源的煤炭資源，為穩(wěn)定發(fā)展煤礦經(jīng)濟(jì)，對應(yīng)用變頻技術(shù)的優(yōu)勢應(yīng)充分發(fā)揮，并在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中合理應(yīng)用，進(jìn)而使煤礦生產(chǎn)安全得到有效保證，整個生產(chǎn)過程中明顯降低能耗，對煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 任昕亮.變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（17）：234-235.

[2] 高靖.變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程中的應(yīng)用研究[J].技術(shù)與市場，2019（8）：98，100.

[3] 于仕鋒.變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程中的運(yùn)用[J].科技風(fēng)，2018 （10）：161.

[4] 馮剛，李建國.變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程中的應(yīng)用實(shí)踐[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（20）：126.

作者簡介

高新福，男，安徽太和人;學(xué)歷：本科，現(xiàn)就職單位：黑龍江省雙鴨山煤炭生產(chǎn)安全管理局，研究方向：煤礦機(jī)電設(shè)備、技術(shù)及安全管理。