礦井機(jī)電變頻控制技術(shù)與節(jié)能技術(shù)探討

謝明明

摘 要：隨著社會的不斷發(fā)展與電子技術(shù)的普及，促進(jìn)了變頻控制技術(shù)的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。在礦區(qū)企業(yè)中，變頻控制技術(shù)以其自身安全、高效、便捷的優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用和重視，可以有效的減少礦區(qū)開采過程中的能源消耗，節(jié)約資源。為了研究礦井機(jī)電變頻控制技術(shù)與節(jié)能技術(shù)，本文從變頻控制技術(shù)的原理及特點入手，介紹了變頻控制技術(shù)在開采企業(yè)中的實際價值和意義，從長遠(yuǎn)節(jié)能和發(fā)展的角度考慮，探討節(jié)能技術(shù)和變頻控制技術(shù)，促進(jìn)礦區(qū)企業(yè)的長遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：礦井機(jī)電;變頻控制;節(jié)能技術(shù)

自新中國成立以來，中國的煤炭事業(yè)得到了快速的發(fā)展，伴隨著礦區(qū)企業(yè)的發(fā)展，企業(yè)規(guī)模不斷地擴(kuò)大，而與之有關(guān)的企業(yè)也得到了迅速的發(fā)展，導(dǎo)致資源的消耗越來越多，而如何能夠更好地利用技術(shù)手段提升能源的利用效率，降低消耗一直以來備受關(guān)注。對于企業(yè)而言，一直以來是能源消耗典型企業(yè)，從而高效的節(jié)能技術(shù)及機(jī)電設(shè)備控制技術(shù)得到企業(yè)的廣泛關(guān)注。變頻技術(shù)是一種高效的節(jié)能技術(shù)，不僅可以降低資源的消耗，還能夠節(jié)約成本，實現(xiàn)企業(yè)的利益最大化。

1 機(jī)電變頻控制技術(shù)概述與應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 變頻節(jié)能技術(shù)概述

變頻節(jié)能技術(shù)通過借助半導(dǎo)體元件，通過控制作業(yè)時交流電源的頻率，使得交流電源供應(yīng)與設(shè)備能耗相匹配，可以最大限度的減少無功功率，實現(xiàn)節(jié)能和降低能耗的想法。如圖1所示，變頻控制技術(shù)的核心是變頻裝置，主要包括逆變裝置、整流用晶閘管、脈沖發(fā)生器及中間直流裝置等，變頻裝置構(gòu)成示意圖如圖1所示。在變頻裝置工作過程中，可以實現(xiàn)對設(shè)備動力組件運行頻率的調(diào)控，進(jìn)而調(diào)控設(shè)備的運行速度。對于礦區(qū)企業(yè)中的機(jī)電設(shè)備而言，因為其在不同的工況下負(fù)載不同，所以需要在機(jī)電設(shè)備作業(yè)過程中，增加變頻設(shè)備根據(jù)作業(yè)負(fù)載的不同輸出不同的作業(yè)頻率，從而降低功耗，提升設(shè)備的性能。

1.2 變頻控制技術(shù)應(yīng)用狀況

在礦區(qū)設(shè)備運行過程中，隨著企業(yè)的發(fā)展，其壓頻比控制方法也得到了快速的發(fā)展，并且在控制方法上不斷地完善和創(chuàng)新。在對機(jī)電設(shè)備的控制方法上，可以直接的利用扭矩的形式來對設(shè)備進(jìn)行控制，減少機(jī)電設(shè)備在作業(yè)過程中的能源消耗，同時也提升了能源的利用效率。隨著變頻技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了模糊自動化控制和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法，技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了礦區(qū)機(jī)電設(shè)備變頻控制的應(yīng)用范圍，實現(xiàn)了礦區(qū)企業(yè)節(jié)能和提升能源利用率的目的。

2 變頻控制技術(shù)應(yīng)用的原理及必要性

2.1 變頻控制技術(shù)應(yīng)用的原理

在進(jìn)行變頻裝置作業(yè)過程中，設(shè)備所需要的工頻電源需要通過整流裝置處理，不能直接的調(diào)控電壓及頻率的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。根據(jù)實際工作狀況，對直流電的幅值及頻率進(jìn)行調(diào)控，而后經(jīng)過逆變裝置將直流電轉(zhuǎn)換為設(shè)備生產(chǎn)過程中需要的交流電，從而為礦區(qū)機(jī)電設(shè)備提供電源進(jìn)行工作。變頻控制技術(shù)基本原理圖如圖2所示，為了確保變頻裝置的安全運行，為了提高使用過程中的效率，需要一些輔助的裝置，例如噪聲消除器、空氣自動開關(guān)，通過這些輔助裝置可以有效的提高電流輸出的穩(wěn)定性及安全性，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，變頻狀態(tài)下，設(shè)備的運行工作效率明顯高于工頻狀態(tài)下。

2.2 變頻控制技術(shù)的必要性

在礦區(qū)事故發(fā)生的案例中，許多的安全事故大多是由于機(jī)械設(shè)備在使用過程中出現(xiàn)問題引起的。通過應(yīng)用變頻控制技術(shù)，可以有效的提升井下設(shè)備運行的可靠性及安全性，不僅能夠延長設(shè)備的使用壽命，還能在某種程度上提高設(shè)備的運行穩(wěn)定性，所以變頻控制技術(shù)對于礦區(qū)機(jī)電設(shè)備運行安全性具有積極地意義。

3 變頻控制技術(shù)在井下機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用分析

3.1 應(yīng)用于井下提升機(jī)中

井下提升機(jī)是礦區(qū)企業(yè)中最常用的機(jī)電設(shè)備，用于將煤炭運往地面的設(shè)備，在工作過程中，需要多次的調(diào)整設(shè)備的運行速度，雖然說傳統(tǒng)的控制手段也能夠?qū)υO(shè)備運行速度進(jìn)行控制，但是設(shè)備的安全系數(shù)較低且耗能。變頻技術(shù)的應(yīng)用可以提高設(shè)備的運行效率及穩(wěn)定性，并且可以根據(jù)設(shè)備運行的負(fù)載重量調(diào)整運行速度，實時的控制，不僅可以有效的利用能源還能夠保證運輸過程中的效率及安全性，減少設(shè)備各個組件的磨損，減少故障發(fā)生率，增加設(shè)備的安全性，對于礦區(qū)安全生產(chǎn)具有積極的意義。

3.2 應(yīng)用于作業(yè)面采煤機(jī)中

作為井下煤炭回采的直接設(shè)備，一旦采煤機(jī)出現(xiàn)故障，則會直接的影響整個生產(chǎn)的過程，導(dǎo)致作業(yè)線中斷，通過引入變頻控制技術(shù)，可以最大限度的解決這類問題。目前，我國的變頻控制技術(shù)得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用，通過在實際應(yīng)用過程中采用變頻控制技術(shù)可以使得采煤機(jī)在工作過程中穩(wěn)定的運行，不會出現(xiàn)下滑跑車等現(xiàn)象，穩(wěn)定性大幅度提升，另外，變頻控制技術(shù)可以提高采煤控制系統(tǒng)的速度。

3.3 應(yīng)用于皮帶運輸中

變頻控制技術(shù)應(yīng)用于皮帶運輸過程中，其原理與應(yīng)用于提升機(jī)原理大致一樣。在煤炭運輸過程中，滾筒與皮帶之間的摩擦力越大，在運輸中才不會出現(xiàn)打滑等現(xiàn)象，因此皮帶運輸時可承載的重量越大，從而提高運輸?shù)男始俺休d量，但是也因此導(dǎo)致設(shè)備在運行過程中承受力較大的壓力。變頻控制技術(shù)主要是為了解決煤炭在運輸過程中，尋找設(shè)備負(fù)荷和煤炭運輸?shù)钠胶恻c，可以實現(xiàn)能耗、速度及運量之間的匹配。變頻控制技術(shù)可以降低設(shè)備初次啟動過程中的電流，可以防止啟動電流過大，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)損壞，并且可以延長設(shè)備的使用周期，在采煤運輸過程中更加的安全可靠。

3.4 應(yīng)用于流體負(fù)荷設(shè)備中

在流體變頻設(shè)備中應(yīng)用變頻控制技術(shù)，可以實現(xiàn)對風(fēng)機(jī)或水泵等設(shè)備進(jìn)行變頻調(diào)速。通過對風(fēng)機(jī)應(yīng)用變頻控制技術(shù)，可以降低風(fēng)機(jī)在工作過程中的轉(zhuǎn)速，降低工作過程中風(fēng)機(jī)的能耗，提高效率。在礦區(qū)生產(chǎn)過程中，水泵處于重要的地位，因為需要處理大量的水，因此水泵在工作中需要消耗大量的能源。在水泵的工作過程中應(yīng)用變頻控制技術(shù)，可以提高水泵的工作效率及靈活性，根據(jù)實際涌水量進(jìn)行排水作業(yè)，降低能耗，避免不必要的浪費?？梢詫崿F(xiàn)水泵在工作過程中更加的平穩(wěn)，增加了水泵工作的靈活性和穩(wěn)定性。另外，應(yīng)用變頻控制技術(shù)后，避免設(shè)備的部件之間出現(xiàn)磨損，降低水泵的消耗，從根本上提高水泵的壽命。

3.5井下變頻器泄漏通信綜合系統(tǒng)

井下變頻器泄漏通信綜合系統(tǒng)的實際功能較為完善，并且自身具有較高的綜合性，得到了廣泛的使用。系統(tǒng)通過語言及數(shù)據(jù)的設(shè)置，可以對礦區(qū)生產(chǎn)的過程中包含的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。系統(tǒng)在運行過程中，上行信號主要是為了監(jiān)控系統(tǒng)及電話交換系統(tǒng)，下行信號則主要是為了實現(xiàn)變頻器泄漏電纜的下行傳輸。

4 結(jié)論

礦區(qū)設(shè)備時企業(yè)在生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備，并且隨著自動化設(shè)備的發(fā)展和水平的提高，礦區(qū)機(jī)電設(shè)備在企業(yè)發(fā)展中占到了越來越重要的地位，發(fā)揮了不可替代的作用。礦區(qū)企業(yè)在生產(chǎn)中需要消耗巨大的能源，在節(jié)能減排、節(jié)能理念深入人心的今天，對礦區(qū)的設(shè)備節(jié)能提出更高的要求。變頻控制技術(shù)是一項綜合的技術(shù)，融合了計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)，具有安全穩(wěn)定高效的特點。在變頻控制技術(shù)的應(yīng)用中，取得了顯著地效果。

通過將變頻控制技術(shù)應(yīng)用到礦區(qū)機(jī)電設(shè)備中，可以有效的解決我國機(jī)電設(shè)備的能源消耗問題，并且彌補(bǔ)行業(yè)中面臨的諸多問題和不足，另外還能夠在一定的程度上解決礦區(qū)的開采效率問題，通過變頻控制技術(shù)可以解決生產(chǎn)中的節(jié)能減排問題和社會的綠色發(fā)展理念，符合當(dāng)今社會的發(fā)展方向。

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