變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程中的應(yīng)用

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近年來，我國的煤礦資源被不斷開采，煤礦行業(yè)的利潤越來越少，煤礦行業(yè)之間的競爭也因此越來越激烈。由于煤礦企業(yè)用電量大，因此提高煤礦生產(chǎn)機(jī)械的節(jié)能效率，能夠使煤礦企業(yè)在一定程度上節(jié)約生產(chǎn)成本，從而提高煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率。將變頻技術(shù)應(yīng)用于煤礦機(jī)電工程中，能夠有效為煤礦企業(yè)節(jié)能減排，提高煤礦企業(yè)的市場競爭力。

1煤礦機(jī)電工程中變頻技術(shù)的原理概況

在實(shí)際的煤礦機(jī)電工程中，煤礦生產(chǎn)機(jī)械在正常運(yùn)行的時(shí)候不需要在滿負(fù)荷的情況下進(jìn)行長時(shí)間工作。因此，在滿足機(jī)械正常動(dòng)力的條件下，煤礦機(jī)電工程應(yīng)該盡量減少機(jī)械的耗電量，將變頻技術(shù)應(yīng)用與煤礦機(jī)電工程中能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排的要求。變頻技術(shù)是一項(xiàng)包含多種機(jī)械技術(shù)的綜合技術(shù)，包括數(shù)控技術(shù)、電機(jī)傳動(dòng)技術(shù)和電力電子技術(shù)。一般而言，變頻技術(shù)是在機(jī)械中設(shè)置半導(dǎo)體構(gòu)件，使工頻電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為其他頻率，再將此工頻交流點(diǎn)轉(zhuǎn)化為工頻直流電，最后使用逆變器控制直流電及其電壓，從而達(dá)到對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行無極調(diào)控的目的?？偠灾瑢⒆冾l技術(shù)應(yīng)用到在現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程中就是利用電流頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)之間的增長聯(lián)系，通過對直流電進(jìn)行控制并調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，使電機(jī)能夠穩(wěn)定工作，提高煤礦機(jī)電設(shè)備的工作效率，減少機(jī)電設(shè)備對能源造成的浪費(fèi)。

2變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電工程中的應(yīng)用

在現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程中，許多機(jī)電設(shè)備都應(yīng)用了變頻技術(shù)，使用變頻技術(shù)既可以控制調(diào)節(jié)機(jī)電設(shè)備的工作狀態(tài)，又可以利用現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制并且對其進(jìn)行智能操作。

2.1變頻技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用

在現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程中經(jīng)常會(huì)使用到提升機(jī)，提升機(jī)設(shè)備主要起運(yùn)輸作用，其主要職能是將礦場中的工作人員和煤礦運(yùn)送到指定地點(diǎn)。由此可見，提升機(jī)在煤礦生產(chǎn)的過程中占有非常重要的地位。但由于煤礦生產(chǎn)工作的速度會(huì)隨著開采速度而變化，工作人員需要對煤礦提升機(jī)設(shè)備的提升速度進(jìn)行頻繁的調(diào)整，而且需要經(jīng)常開啟和關(guān)閉提升機(jī)。在傳統(tǒng)的煤礦機(jī)電工程中，煤礦提升機(jī)的調(diào)速控制原理是在電機(jī)控制電路中加入金屬電阻元件，通過調(diào)節(jié)電阻大小以調(diào)整提升機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種傳統(tǒng)的電機(jī)調(diào)速裝置不僅耗電量大，而且會(huì)產(chǎn)生多余的熱量，對提升機(jī)設(shè)備造成損壞，而且傳統(tǒng)電機(jī)調(diào)速裝置的調(diào)速范圍十分有限，而且調(diào)節(jié)速度的精確度也較低。特別是操作人員在控制提升機(jī)下降時(shí)還需要額外使用制動(dòng)裝置對提升機(jī)下降速度進(jìn)行輔助控制，加大了能源的浪費(fèi)；同時(shí)，會(huì)使煤礦生產(chǎn)過程產(chǎn)生危險(xiǎn)。而在提升機(jī)中應(yīng)用變頻技術(shù)，可以從根本上解決傳統(tǒng)變速裝置能耗大的問題，使提升機(jī)在運(yùn)行時(shí)保持平穩(wěn)，進(jìn)而消除煤礦生產(chǎn)過程中的安全隱患。在提升設(shè)備中應(yīng)用變頻技術(shù)可以很大程度減少使用繼電器，減少企業(yè)維護(hù)電路所需要的費(fèi)用。同時(shí)，使用變頻技術(shù)能夠更為精確地控制和調(diào)節(jié)提升機(jī)的運(yùn)行速度，變頻技術(shù)可以通過修改電路命令來改變煤礦提升設(shè)備的系統(tǒng)功能。通過使用變頻技術(shù)能夠使提升設(shè)備的下降方式轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^機(jī)械摩擦控制提升機(jī)的下降速度，從而降低對設(shè)備的磨損，延長了提升機(jī)的使用時(shí)限。

2.2變頻技術(shù)在皮帶設(shè)備中的應(yīng)用

在煤礦的開采和生產(chǎn)的過程中，皮帶設(shè)備正常運(yùn)行所需的功率比提升機(jī)設(shè)備更大。皮帶設(shè)備在煤礦的生產(chǎn)工作中起到了傳輸功能，其工作原理是通過設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)將皮帶上的煤礦運(yùn)送到工程指定地點(diǎn)；其運(yùn)行原理是通過輪轂與皮帶之間的相互摩擦從而使皮帶設(shè)備正常運(yùn)行。皮帶設(shè)備需要非常大的啟動(dòng)電流來能實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)，目前我國的煤礦機(jī)電工程中普遍采用液力耦合設(shè)備對皮帶設(shè)備進(jìn)行軟啟動(dòng)，在皮帶設(shè)備軟啟動(dòng)時(shí)需求的啟動(dòng)電流大，不僅會(huì)造成電路中的電壓造成較大壓力，還會(huì)對皮帶設(shè)備中零件造成嚴(yán)重的損傷。液力耦合設(shè)備在運(yùn)作過程中會(huì)產(chǎn)生較多熱量，使皮帶設(shè)備內(nèi)部的溫度過高，最終增加設(shè)備機(jī)械的磨損；同時(shí)，對設(shè)備運(yùn)行造成安全隱患。在皮帶設(shè)備中應(yīng)用變頻技術(shù)，不但能夠取代液力耦合設(shè)備對皮帶設(shè)備進(jìn)行軟啟動(dòng)，而且讓皮帶設(shè)備在啟動(dòng)、運(yùn)行以及停止過程中保持穩(wěn)定，提高了皮帶設(shè)備的能源利用率。

2.3變頻技術(shù)在煤礦風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

隨著我國工業(yè)技術(shù)水平的不斷提高，礦井通風(fēng)的設(shè)計(jì)方案種類較多，如在煤礦開采工程中期，主要通過調(diào)整煤礦風(fēng)機(jī)的不同方位來保障礦井通風(fēng)，但實(shí)際操作步驟較多，且容易對煤礦風(fēng)機(jī)造成不必要的磨損，這在很大程度上加大了煤礦工程的維修量和維修難度。此外，傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)的使用頻率不高，會(huì)造成資源浪費(fèi)，這也在一定程度上影響了煤礦機(jī)電設(shè)備的有效利用率。通過將變頻技術(shù)應(yīng)用在煤礦風(fēng)機(jī)中，可以有效解決煤礦開采時(shí)的通風(fēng)問題，避免工作人員重復(fù)更換煤礦風(fēng)機(jī)，且具有良好的節(jié)能效果。例如，煤礦開采和生產(chǎn)過程中，只需要一臺(tái)風(fēng)機(jī)即可有效對礦井進(jìn)行通風(fēng)，且操作也十分的方便。

2.4變頻技術(shù)在煤礦空氣壓縮機(jī)中的應(yīng)用

一般而言，煤礦風(fēng)動(dòng)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行需要利用空氣壓縮機(jī)和交流電機(jī)，所以長時(shí)間處于全速工作狀態(tài)。目前，空氣壓縮機(jī)都采用上、下兩點(diǎn)式控制，也就是說交流電動(dòng)機(jī)在工頻運(yùn)行狀態(tài)下，若空壓機(jī)氣缸壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值上限，空壓機(jī)關(guān)閉進(jìn)氣閥，則不產(chǎn)生壓縮氣體，電動(dòng)機(jī)此時(shí)為空載；若壓力下降至預(yù)設(shè)值下限，空壓機(jī)打開進(jìn)氣閥，產(chǎn)生壓縮氣體，電動(dòng)機(jī)此時(shí)為重載。根據(jù)煤礦機(jī)電工程實(shí)際操作情況，煤礦實(shí)際用氣量與產(chǎn)氣量很難達(dá)到一致，往往致使空壓機(jī)頻繁加載、卸載，對電網(wǎng)、電動(dòng)機(jī)和空壓機(jī)造成損害。由于變頻技術(shù)具有控制精密度高、易操作以及不需要維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用于普通電動(dòng)機(jī)中可以進(jìn)行調(diào)速，并且在空氣壓縮機(jī)拖動(dòng)負(fù)載過程中不需要進(jìn)行改動(dòng)，但針對不同煤礦企業(yè)的生產(chǎn)工藝要求，應(yīng)當(dāng)對空氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。使用變頻器驅(qū)動(dòng)的方式，能夠從根本上改變傳統(tǒng)空氣壓縮機(jī)加載和卸載供氣的控制方式，通過調(diào)整電機(jī)用氣量進(jìn)對轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控，確?？諝鈮嚎s機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，減少空氣壓縮器的啟停次數(shù)。

3結(jié)語

近年來，隨著我國變頻技術(shù)水平的不斷提高，變頻技術(shù)被應(yīng)用于煤礦機(jī)電工程中的各種機(jī)電設(shè)備中，其節(jié)能效果良好，且調(diào)速性能也十分穩(wěn)定，能夠提高機(jī)電設(shè)備的使用壽命。

作者：王向東