煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)與節(jié)能分析

李永慶

摘 要：我國(guó)地大物博，有著豐富的自然資源，但是，與此同時(shí)，我國(guó)還是一個(gè)人口大國(guó)，在能源比例分配上，人均占有量較少，雖然說(shuō)我國(guó)當(dāng)前推崇新能源，但是煤炭資源仍是我國(guó)主要能源之一，是人們生活中必不可少的一部分，所以對(duì)煤炭的需求量極大，在煤炭作業(yè)中，相關(guān)機(jī)械設(shè)備不僅會(huì)對(duì)煤炭資源造成影響，還會(huì)影響到生產(chǎn)效率，為了緩解這一問題，煤炭企業(yè)將變頻控制技術(shù)應(yīng)用到相關(guān)設(shè)備之中，在降低耗能的同時(shí)能夠進(jìn)一步提升生產(chǎn)效益。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)電;變頻控制技術(shù);節(jié)能

引 言

我國(guó)近年來(lái)的發(fā)展步伐加快，生產(chǎn)過程中對(duì)能源的消耗量也急劇增加，以煤礦行業(yè)為例，我們?yōu)榱吮ＷC更高的經(jīng)濟(jì)效益，大力研究變頻控制技術(shù)，在保證開采過程節(jié)能環(huán)保的同時(shí)，加大對(duì)開采設(shè)備的合理控制，讓開采過程中的能源損耗降到最低，做到能源的合理利用。除此之外，煤礦機(jī)電設(shè)備安全管理，以及煤礦機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)的工作人員綜合素質(zhì)的水平高低、管理的效果好壞，同樣會(huì)直接地影響其生產(chǎn)的安全與效率。

一、煤礦機(jī)電設(shè)備存在的問題

（一）提升設(shè)備存在的問題

煤礦企業(yè)具有環(huán)境復(fù)雜、工作量大、工作強(qiáng)度大的特點(diǎn)，煤炭生產(chǎn)對(duì)機(jī)電設(shè)備依賴性較強(qiáng)，在煤礦生產(chǎn)過程中，提升設(shè)備是主要的機(jī)電設(shè)備之一。提升機(jī)主要發(fā)揮為生產(chǎn)的煤炭提供安全可靠的運(yùn)輸以及運(yùn)送煤礦工作人員的功能。我國(guó)傳統(tǒng)的煤礦提升設(shè)備主要通過在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子內(nèi)部電路中接入金屬電阻，通過電氣控制系統(tǒng)或者接觸器等對(duì)電阻進(jìn)行切斷控制，通過這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)提升設(shè)備的調(diào)節(jié)和控制。這種控制方式盡管較為簡(jiǎn)單，但是在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，存在較大弊端，主要體現(xiàn)在對(duì)電能的依賴性過強(qiáng)，電能消耗過大;此外，這種控制方式散熱性能也不理想，容易由于熱量提升造成其他意外情況發(fā)生;同時(shí)，由于利用電阻實(shí)現(xiàn)對(duì)提升設(shè)備的控制，限制了控制的有效范圍，提升設(shè)備運(yùn)行中，速度和精度都無(wú)法得到保障，尤其在提升設(shè)備需要降速或者下行時(shí)，往往需要利用制動(dòng)電源或利用低頻電源進(jìn)行控制，這提高了設(shè)備損毀的概率，降低了提升設(shè)備工作效率。

（二）皮帶啟動(dòng)中電流過大問題

我國(guó)煤礦企業(yè)進(jìn)行煤礦開采過程中，皮帶機(jī)設(shè)備發(fā)揮著重要的作用，皮帶機(jī)設(shè)備的電機(jī)功率較大。皮帶機(jī)設(shè)備是通過機(jī)電設(shè)備繞組的降壓?jiǎn)?dòng)實(shí)現(xiàn)頻率運(yùn)轉(zhuǎn)的，運(yùn)用液力耦合器帶動(dòng)皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。皮帶機(jī)啟動(dòng)時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)較大的電流，很容易造成電壓的波動(dòng)，對(duì)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部形成巨大的機(jī)械式?jīng)_擊，在這種沖擊下，電動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，使電動(dòng)機(jī)在短時(shí)間內(nèi)溫度升高，給電動(dòng)機(jī)帶來(lái)較大的損害。另外，電動(dòng)機(jī)在很短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)，導(dǎo)致皮帶機(jī)皮帶拉力加大，加大了對(duì)膠帶的損傷。不僅如此，液力耦合器在啟動(dòng)的瞬間會(huì)出現(xiàn)油溫升高情況，將會(huì)給設(shè)備帶來(lái)較大損傷，不僅帶來(lái)安全影響，也增加了煤礦企業(yè)機(jī)電設(shè)備維修和維護(hù)費(fèi)用，提高生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本。

（三）通風(fēng)設(shè)備存在的問題

煤礦企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境較為復(fù)雜，工作環(huán)境中常常有大量的煙塵和有害氣體，通風(fēng)設(shè)備是煤礦企業(yè)機(jī)電設(shè)備中重要組成部分。煤礦企業(yè)通風(fēng)設(shè)備通常需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，在長(zhǎng)期工作中，隨著煤礦開采進(jìn)度的發(fā)展，礦井下的風(fēng)壓也將發(fā)生變化，需要不斷加大通風(fēng)設(shè)備的功率，這樣才能確保良好的通風(fēng)效果，傳統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)備在速度調(diào)整方面存在很大不足，無(wú)法根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整，給通風(fēng)設(shè)備穩(wěn)定性和可靠性帶來(lái)影響。

二、煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)與節(jié)能要點(diǎn)

（一）通風(fēng)機(jī)中的運(yùn)用

在礦井的主要設(shè)備中，在礦物生產(chǎn)中通風(fēng)機(jī)起著重要的作用。作為重要通風(fēng)設(shè)備，它運(yùn)行時(shí)間久，在礦井中被稱為“呼叫系統(tǒng)”。隨著采礦和挖掘工作的進(jìn)展，風(fēng)壓持續(xù)增大，其所需的功率也在增加。所以，在礦井下作業(yè)是通風(fēng)機(jī)的功率也是重要問題。采用設(shè)備進(jìn)行變頻調(diào)速后的礦井通風(fēng)機(jī)，通過巷道風(fēng)量需求的預(yù)測(cè)進(jìn)行調(diào)速，減少了能耗，實(shí)際效果也非常的好。由于在修改變頻器后的通風(fēng)機(jī)即可實(shí)現(xiàn)變頻軟啟動(dòng)，因此，電流的沖擊減弱，減少了對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的影響，并且可以隨時(shí)啟動(dòng)和停止。多數(shù)情況下，通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度較低，這使通風(fēng)機(jī)工作強(qiáng)度降低，從而可以延長(zhǎng)通風(fēng)機(jī)的使用年限，減少了維護(hù)的次數(shù)。同時(shí)，為了保證相同的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，在正常情況下，要求 2 臺(tái)電動(dòng)機(jī)的工作頻率盡可能一致，以避免形成風(fēng)阻并影響風(fēng)扇的正常運(yùn)行。

（二）變頻控制技術(shù)應(yīng)用于礦井提升機(jī)

在礦井提升機(jī)中，當(dāng)變頻控制技術(shù)應(yīng)用在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中之后，能夠有效解決諸多的不足之處，除了能夠增強(qiáng)設(shè)備的保護(hù)作用，還能提升設(shè)備的系統(tǒng)性，在平滑、無(wú)極變速等方面也得到了顯著改善。在應(yīng)用方面，主要體現(xiàn)在以下方面。①與編程器的結(jié)合。在電控系統(tǒng)中，經(jīng)過指令變換，可以充分控制繼電器，在此基礎(chǔ)上，可以將梯形圖以及電路圖進(jìn)行靈活轉(zhuǎn)換;②在繼電器控制方面。不需較多的外部線路，不僅繼電器的應(yīng)用數(shù)量顯著減少，在故障方面也得到了有效改善，還進(jìn)一步解決了空間不足的問題;

（三）在皮帶機(jī)中的應(yīng)用

煤礦機(jī)電設(shè)備中的皮帶機(jī)的啟動(dòng)過程時(shí)間短，一旦皮帶的韌性不夠，則在系統(tǒng)啟動(dòng)后，會(huì)發(fā)生皮帶斷裂的問題，從而影響正常的采煤工作。另外，皮帶機(jī)在啟動(dòng)后產(chǎn)生的電流較大，時(shí)間一長(zhǎng)對(duì)電網(wǎng)有著非常不利的影響，這個(gè)過程產(chǎn)生了嚴(yán)重的安全隱患。在皮帶機(jī)中采用變頻技術(shù)，不僅可以改善其原來(lái)的運(yùn)行方式，同時(shí)產(chǎn)生的電流也有了大幅下降，保障了作業(yè)人員的人身安全。

這里我們使用變頻技術(shù)，可以讓傳輸皮帶機(jī)實(shí)現(xiàn)緩慢啟動(dòng)，結(jié)合變頻技術(shù)改造后的皮帶機(jī)，在煤礦運(yùn)輸空載少載時(shí)可以調(diào)整皮帶運(yùn)輸頻率，減少能源消耗，也能使皮帶機(jī)的性能變得更加穩(wěn)定。這樣一來(lái)，機(jī)電皮帶機(jī)對(duì)能源就能做到全面的利用，基本不會(huì)浪費(fèi)電機(jī)的效率;同時(shí)高壓變頻器能夠有效達(dá)到皮帶機(jī)能量回饋功能，更加徹底地節(jié)約了資源，讓煤礦開挖為企業(yè)創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)做到環(huán)保，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針;設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行也減少了損壞的概率，讓企業(yè)節(jié)省維修費(fèi)用。

（四）變頻控制技術(shù)應(yīng)用于井下水泵

在整個(gè)礦井中，井下水泵主要是起到排水的作用。在建井以及生產(chǎn)的過程中，由于富水區(qū)域的不同，以及季節(jié)的不同，在涌水量方面也會(huì)存在一定的差異性，可見，應(yīng)該根據(jù)具體的出水情況，定期調(diào)整井下水泵的排水作業(yè)，正確認(rèn)識(shí)水泵類型和涌水量之間的關(guān)系。在水泵中，經(jīng)過變頻調(diào)節(jié)控制技術(shù)的運(yùn)用，可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造與升級(jí)，依據(jù)礦井的排水量，合理調(diào)整電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率，以及運(yùn)轉(zhuǎn)速度，進(jìn)而滿足礦井的實(shí)際排水需求，不僅能耗得到了有效降低，設(shè)備的工作期限也得到了有效延長(zhǎng)。

結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，在當(dāng)前煤礦生產(chǎn)的過程中，所用到的機(jī)械設(shè)備會(huì)直接對(duì)煤炭能源產(chǎn)生影響，尤其是傳統(tǒng)模式下的煤礦機(jī)械設(shè)備，會(huì)出現(xiàn)大量的能源耗費(fèi)情況，因此，大部分煤礦產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)過程中開始加入機(jī)電變頻控制技術(shù)，有效的改善了傳統(tǒng)模式能耗較大的弊端，能夠達(dá)到節(jié)能的效果，所以該項(xiàng)技術(shù)在未來(lái)仍具有良好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊向明.煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)與節(jié)能分析[J].能源與節(jié)能，2019.

[2] 仇劍博.煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)與節(jié)能探討[J].石化技術(shù)，2019.

[3] 魏金玉，王衡.煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)與節(jié)能應(yīng)用研究[J].河南科技，2019.