解析變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

李礦山

摘要：節(jié)能增效是煤礦生產(chǎn)作業(yè)的重要要求，而變頻節(jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用能夠顯著提高煤礦機(jī)電的運(yùn)行效率，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能增效的目的。本文在闡釋變頻節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析了其在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用情況，以期為提高煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行效率和節(jié)約能源提供參考。

關(guān)鍵詞：變頻節(jié)能技術(shù);煤礦;機(jī)電設(shè)備

煤礦資源是我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要能源，隨著國有企業(yè)改革的深入推進(jìn)，煤礦企業(yè)發(fā)展面臨前所未有的困境，提質(zhì)增效成為其擺脫困境的重要途徑，但若實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效，就必須利用先進(jìn)的技術(shù)去提高其機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的效率，以降低能源消耗，進(jìn)而達(dá)到提質(zhì)增效的目的，這也是實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要思路。對于煤礦機(jī)電設(shè)備來說，其運(yùn)行效率的提高及能耗的降低，必須改進(jìn)優(yōu)化機(jī)電技術(shù)，應(yīng)用技術(shù)手段提高其運(yùn)行效率和節(jié)能效果。本文在闡釋變頻控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析了其在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用情況，以期為煤礦產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供參考。

1 變頻節(jié)能控制技術(shù)

煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的效率直接關(guān)系到其能源消耗，提升煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行效率能夠顯著降低其電能消耗，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效的目標(biāo)。而變頻技能控制技術(shù)作為智能化的頻率控制技術(shù)，能夠有效地提高機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率。這主要是因?yàn)?，變頻節(jié)能控制技術(shù)中，交流電首先流經(jīng)半導(dǎo)體，而后再變?yōu)槠渌l率，經(jīng)有關(guān)設(shè)備將此交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，由逆變器控制和調(diào)節(jié)電壓及電流[1]。從而實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行中的無極調(diào)速，利用此調(diào)速方法可以有效地提高機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率，同時也降低其生產(chǎn)能耗，進(jìn)而節(jié)約能源。

當(dāng)然，在應(yīng)用變頻節(jié)能控制技術(shù)的過程中，可以依據(jù)煤礦機(jī)電設(shè)備的工作量更改和調(diào)整其工作速度，若其負(fù)荷過大，此變頻節(jié)能控制系統(tǒng)會自動增加速度，若工作負(fù)荷降低，則其機(jī)電設(shè)備的工作速度也降低，通過這種方式可以實(shí)現(xiàn)電流頻率有效地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而對機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行更好的控制，在提高煤礦作業(yè)效率的同時，也為煤礦作業(yè)的安全性和穩(wěn)定性提供重要保障。

在煤礦機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用變頻節(jié)能控制技術(shù)能夠有效地增強(qiáng)機(jī)電身邊的性能，確保其運(yùn)行效率的提供，從而降低開采作業(yè)中的能耗，在一定程度上推動了煤礦企業(yè)發(fā)展的提質(zhì)增效，成為煤礦企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)中的重要技術(shù)之一。隨著現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變頻控制技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，編程領(lǐng)域、數(shù)字化及通訊領(lǐng)域等都被應(yīng)用在煤礦作業(yè)生產(chǎn)中，為煤礦機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用變頻控制技術(shù)提供了重要的技術(shù)支撐。

2.變頻節(jié)能控制技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用分析

2.1 煤礦提升機(jī)設(shè)備中變頻控制技術(shù)的應(yīng)用

煤礦作業(yè)開采中，提升機(jī)發(fā)揮著重要作用，不但負(fù)責(zé)運(yùn)輸開采材料和作業(yè)人員，還負(fù)責(zé)運(yùn)輸煤炭，在整個作業(yè)系統(tǒng)中，提升機(jī)處于頻繁啟、停及調(diào)速的狀態(tài)中。在傳統(tǒng)的技術(shù)環(huán)境中，提升機(jī)作業(yè)過程中需要不斷地切換檔位來調(diào)速，此檔位連接著提升機(jī)轉(zhuǎn)子上串的電阻，作業(yè)過程中則是利用對電路中電阻的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)調(diào)速[2]。雖然該操作方式相對簡單，但在實(shí)際操作過程中會浪費(fèi)諸多電能，在使用過程中電阻也會長期發(fā)熱，進(jìn)而出現(xiàn)磨損或損壞的狀況，此調(diào)速方式不夠經(jīng)濟(jì)節(jié)能。同時，這樣的調(diào)速方式也無法對提升機(jī)進(jìn)行無極調(diào)速，從而在啟停提升機(jī)設(shè)備的過程中導(dǎo)致提升機(jī)發(fā)生較大晃動，給其運(yùn)行的安全性帶來嚴(yán)重影響。

鑒于此，人們對提升機(jī)設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，應(yīng)用了變頻控制技術(shù)，技術(shù)改造后，能夠?qū)崿F(xiàn)提升機(jī)的無極調(diào)速，不但能夠增強(qiáng)提升機(jī)啟停、調(diào)速過程中的穩(wěn)定性，也能減少其運(yùn)行中的電能消耗，使提升機(jī)運(yùn)行更加穩(wěn)定和安全可靠。當(dāng)然，最為重要的是應(yīng)用變頻控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)“無開關(guān)”的自動化調(diào)速，這樣就最大程度地避免了提升機(jī)設(shè)備損壞所致的安全事故。

2.2 應(yīng)用在電控絞車及通風(fēng)系統(tǒng)中

煤礦作業(yè)環(huán)節(jié)中，斜井絞車的控制系統(tǒng)通常是利用交流繞線電機(jī)串電阻的調(diào)速系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，通過接觸器控制其電阻投切，該系統(tǒng)若應(yīng)用在高強(qiáng)度工作環(huán)境中，如頻繁使用等，則會造成交流接觸器的觸頭產(chǎn)生氧化，從而影響機(jī)電設(shè)備的使用壽命。此外，傳統(tǒng)控制技術(shù)的控制層面非常低，控制的綜合性能及精準(zhǔn)性都較差。在應(yīng)用過程中，時常會發(fā)生各種問題，如停車位置不夠準(zhǔn)確等。將變頻控制技術(shù)應(yīng)用在電控絞車上，能夠更好地解決傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中的不足。當(dāng)然，也能夠?qū)⒔g車電壓波動控制在較小范圍內(nèi)，并能準(zhǔn)確控制頻率波動范圍，高度調(diào)控機(jī)電設(shè)備的輸出功率及頻率。由此可見，斜井絞車控制胸湯中采用變頻節(jié)能控制技術(shù)，可以有效地提升斜井絞車的過載能力，進(jìn)而滿足煤礦作業(yè)運(yùn)行的要求及需求。

此外，通風(fēng)系統(tǒng)是煤礦安全作業(yè)的重要保障，良好的通風(fēng)系統(tǒng)能夠?yàn)榫伦鳂I(yè)創(chuàng)作安全的作業(yè)環(huán)境。煤礦作業(yè)過程中，通風(fēng)系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備通常存在耗能高，通風(fēng)能力差等問題，也不能為井下作業(yè)營造良好的安全作業(yè)環(huán)境[3]。在機(jī)械通風(fēng)過程中，機(jī)電設(shè)備應(yīng)用變頻控制技術(shù)，能夠按照礦井深度調(diào)整通風(fēng)的大小，這不但可以減少能源消耗，還能為井下作業(yè)提供安全的工作環(huán)境。

眾所周知，煤礦井下作業(yè)過程中，井深越大，送風(fēng)壓力就越大，通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行功率也就需要增加，若此過程中應(yīng)用變頻調(diào)控技術(shù)，則能夠更好地提高通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的效率。應(yīng)用變頻控制技術(shù)的過程中，要依據(jù)煤礦機(jī)電設(shè)備實(shí)際應(yīng)用情況、礦井深度、巷道變化等實(shí)際狀況及時調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)風(fēng)速，進(jìn)而能夠合理科學(xué)地利用煤礦資源。此外，將變頻控制技術(shù)應(yīng)用到通風(fēng)機(jī)械中，可以對通風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率、功能等進(jìn)行有效保護(hù)，增強(qiáng)通風(fēng)機(jī)使用壽命，從而降低其檢修及維護(hù)成本，最終實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)工作效率的提高和耗能的降低，為煤礦作業(yè)提供更多便利。

2.3 采煤及皮帶運(yùn)輸環(huán)節(jié)的應(yīng)用

在煤礦開采作業(yè)環(huán)節(jié)中，應(yīng)用變頻節(jié)能控制技術(shù)能夠及時發(fā)現(xiàn)采煤機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，自動診斷其運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，并根據(jù)采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)智能化地采取一定的保護(hù)措施。同時，還能借助牽引變壓器將原有電流模式依據(jù)需要轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺冾l運(yùn)行模式。隨著變頻技能控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，變頻節(jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，其同煤礦設(shè)備的契合度也日益增強(qiáng)，有效提高了交流電機(jī)的性能及安全性。

此外，井下煤炭的運(yùn)輸任務(wù)主要是通過皮帶運(yùn)輸機(jī)來完成，實(shí)際運(yùn)輸中，煤炭會受到多個方向的力的作用，如垂直于皮帶的彈力、與皮帶間的摩擦力等，在這些力的共同作用下，煤炭能夠被運(yùn)輸?shù)郊榷ǚ较颉鹘y(tǒng)的皮帶運(yùn)輸機(jī)需要通過液力耦合器來實(shí)現(xiàn)啟動，但這種啟動方式會對皮帶產(chǎn)生一定的損壞，加速皮帶老化，甚至造成皮帶斷裂，進(jìn)而給煤炭生產(chǎn)帶來嚴(yán)重威脅。然而，在皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中若應(yīng)用變頻節(jié)能調(diào)控技術(shù)，則能夠有效地降低機(jī)電設(shè)備的沖擊作用，緩解機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。在啟動電機(jī)的過程中，還能夠進(jìn)一步增強(qiáng)電流穩(wěn)定性。運(yùn)輸公路也更加平均穩(wěn)定。也就是說，在皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用變頻節(jié)能控制技術(shù)能夠增強(qiáng)運(yùn)輸機(jī)的性能和提高其運(yùn)行效率。

3 變頻控制技術(shù)的應(yīng)用展望

變頻控制技術(shù)的高速發(fā)展能夠推動壓頻比節(jié)能控制技術(shù)的發(fā)展。煤礦機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用的變頻節(jié)能控制技術(shù)，主要應(yīng)用的事情矢量變頻控制和轉(zhuǎn)矩變頻控制技術(shù)，當(dāng)前，這兩項(xiàng)技術(shù)在煤礦作業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用頻率非常高，在一定程度上提高了煤礦機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率，有效降低了能耗。但仍需對變頻節(jié)能控制技術(shù)進(jìn)行深入的研究及探討，如探討其人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用、模糊自動化控制技術(shù)等，以提高變頻控制的智能化和自動化程度。在應(yīng)用變頻節(jié)能控制技術(shù)的過程中，煤礦機(jī)電設(shè)備得到創(chuàng)新發(fā)展，這也在一定程度上促進(jìn)兩邊跑調(diào)速的集成化發(fā)展水平，有效地完善了變頻節(jié)能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電設(shè)備調(diào)速功能的控制，并有效地應(yīng)用了變頻控制技術(shù)中的通訊功能，促進(jìn)了變頻技能控制技術(shù)功能的發(fā)揮。

然而，雖然變頻節(jié)能控制技術(shù)智能化水平的不斷提高，且在煤礦機(jī)電設(shè)備中得到應(yīng)用，但我國變頻控制技術(shù)的研究及應(yīng)用仍比較晚，逆變器控制技術(shù)的發(fā)展相對緩慢，在應(yīng)用變頻控制技術(shù)的同時會存在這樣那樣的問題，進(jìn)而影響變頻控制技術(shù)的應(yīng)用效果。首先，在具體應(yīng)用逆變器控制技術(shù)的過程中，尚未構(gòu)建完善規(guī)范的體系，因無規(guī)范的操作管理機(jī)制，在操作過程中存在責(zé)任不明確，或責(zé)任劃分分歧嚴(yán)重，最終影響變頻控制技術(shù)的應(yīng)用效果。

其次，在應(yīng)用變頻節(jié)能控制技術(shù)的過程中，相關(guān)管理效果較差，缺乏必要的技術(shù)應(yīng)用監(jiān)督管理及相應(yīng)的管理機(jī)制，從而造成無人值守機(jī)電設(shè)備的數(shù)量明顯不足，對于錯位問題也沒有相應(yīng)的工作人員進(jìn)行檢查和監(jiān)督管理，這給煤礦機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響。

最后，在煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過程中應(yīng)用的變頻控制技術(shù)，其自動化程度仍然不高，且管理混亂，甚至在應(yīng)用中存在一定的遺漏，進(jìn)而要靠手動完成，給煤礦機(jī)電設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響，降低了其運(yùn)行效率。

由此可見，變頻節(jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊，但仍需從煤礦機(jī)電作業(yè)實(shí)際出發(fā)，制定完善的應(yīng)用制度和監(jiān)督管理制度，不斷創(chuàng)新和提高變頻控制技術(shù)，提高其應(yīng)用效果，促進(jìn)其功能發(fā)揮，并實(shí)現(xiàn)其最大化。同時，要從技術(shù)創(chuàng)新、規(guī)范管理、監(jiān)管有效、責(zé)任明確、制度完善等方面強(qiáng)化變頻節(jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用管理，為變頻節(jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用營造良好的制度環(huán)境、運(yùn)行環(huán)境和技術(shù)環(huán)境，從管理和技術(shù)創(chuàng)新等方面推動變頻控制技術(shù)作用的發(fā)揮，推動變頻控制技術(shù)的不斷發(fā)展，以更好地應(yīng)用在煤礦機(jī)電設(shè)備中，提升煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的效率及智能化水平。

總之，在煤礦作業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)用變頻節(jié)能控制技術(shù)能夠有效地提高其機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性，有效地降低其機(jī)械耗能，從而達(dá)到節(jié)能減耗增效的效果。如在風(fēng)泵、給水系統(tǒng)，以及機(jī)電設(shè)備運(yùn)行維護(hù)、檢修等方面都發(fā)揮著重要作用，不但能夠有效地降低機(jī)電設(shè)備的磨損或損壞，提高其使用壽命，還能增強(qiáng)其性能及運(yùn)行效率，極大地提高了煤礦作業(yè)的效率，降低了其作業(yè)能耗及成本。為此，要不斷地探討變頻節(jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用問題，不斷推進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步及發(fā)展，提升其在煤礦作業(yè)中的智能化程度，以更好地推動煤礦作業(yè)環(huán)節(jié)的節(jié)能及減耗增效，從而推動煤礦行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王正.機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（01）：205-206.

[2]徐亮.礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)的運(yùn)用[J].山西冶金，2020，43（03）：188-189.

[3]劉廣權(quán).礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)原理及應(yīng)用研究[J].當(dāng)代化工研究，2020（01）：121-122.

平頂山天安煤業(yè)股份有限公司十三礦，河南 平頂山 461700