【摘 要】隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在我國煤炭生產(chǎn)行業(yè)中也不斷的應(yīng)用新技術(shù)、新工藝。并且取得了較大程度上的提高，為整個(gè)行業(yè)的水平提高以及國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都作出了貢獻(xiàn)。但在目前情況下，我國的能源供給增長與經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不能保持一定的一致性，所以節(jié)能安全和提高效率就是當(dāng)前煤礦生產(chǎn)中最重要的生產(chǎn)原則了，因此，必須通過\"開源節(jié)流\"的辦法及時(shí)而有效的解決能源供給問題。在這一背景之下，變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它是一種效果較好的節(jié)流方法？?，F(xiàn)本文就通過分析變頻技術(shù)的應(yīng)用原理，來探討我國煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，并指出來變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用前景是非常廣闊的。

【關(guān)鍵詞】煤礦；機(jī)電設(shè)備；變頻節(jié)能；技術(shù)應(yīng)用

我國的礦產(chǎn)資源比較豐富，在地表土層中蘊(yùn)藏著巨大的煤礦資源，煤礦業(yè)對(duì)推動(dòng)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展是顯而易見的，先以成為帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)快速增長的重要的中堅(jiān)力量。然而我國的煤礦開采業(yè)的現(xiàn)狀卻依然不樂觀，遍布全國的煤礦中，尤其是一些小煤礦，其開采技術(shù)還較為傳統(tǒng)落后，生產(chǎn)中的安全問題依然沒有得到有效的保障，并且煤礦生產(chǎn)的效率較低，生產(chǎn)耗能較大。為了改變這一現(xiàn)狀，變頻節(jié)能技術(shù)逐漸被應(yīng)用在煤礦機(jī)電設(shè)備的技術(shù)中，在經(jīng)過理論與實(shí)踐的結(jié)合后，變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用中表現(xiàn)出良好的使用性能，具有很大的推廣應(yīng)用價(jià)值，在提高煤礦生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能安全和有效機(jī)械調(diào)節(jié)等方面有著重要的作用。

1 煤礦機(jī)電設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與原理

由于煤礦生產(chǎn)中，對(duì)于生產(chǎn)安全的問題要求較為嚴(yán)格，所以變頻節(jié)能技術(shù)并沒有輕易的在煤礦機(jī)電設(shè)備中進(jìn)行應(yīng)用。但隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展以及節(jié)能理念的推廣，變頻節(jié)能技術(shù)逐漸被應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)的機(jī)電設(shè)備中，如礦井提升機(jī)、空壓機(jī)、采煤機(jī)、皮帶輸送機(jī)等。在經(jīng)過實(shí)踐應(yīng)用后發(fā)現(xiàn)，采用節(jié)能變頻技術(shù)的機(jī)電設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率大大提高，且比之前未采用該技術(shù)的同一機(jī)電設(shè)備的耗能量有了很大幅度的降低，同時(shí)也縮減了設(shè)備維修養(yǎng)護(hù)的開支，促進(jìn)了煤礦產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

而為煤礦機(jī)電設(shè)備的性能改善作出很大貢獻(xiàn)的變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用原理是什么呢？原來變頻節(jié)能技術(shù)具有和其他傳統(tǒng)的交流電不一樣的特點(diǎn)，它主要運(yùn)用了變頻調(diào)速技術(shù)將交流電的固定頻率轉(zhuǎn)化成為了一種能夠被充分利用的變動(dòng)資源。首先是在功率器件方面。經(jīng)過了GTR IGBT 的更替發(fā)展起來的智能功率模塊IPM，能夠?qū)⒆冾l的功率不斷地增大。其次是壓頻比（U/f）控制方式得到很大改進(jìn)是控制理論上的革新，這方面的創(chuàng)新主要的是采用了矢量的控制辦法和進(jìn)行直接的轉(zhuǎn)矩控制，能夠?qū)?shí)際當(dāng)中的變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到更大的范圍內(nèi)。

其次是在新的研發(fā)方向上，出現(xiàn)了模糊自優(yōu)化控制和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制方法的創(chuàng)新，整個(gè)變頻技術(shù)的集成系統(tǒng)能夠獲得更大范圍上的集中，技術(shù)也由原來比較單一的數(shù)字信息處理，發(fā)展到目前比較先進(jìn)的高級(jí)專用集成電路。從單片機(jī)開始，先后產(chǎn)生了數(shù)字信號(hào)處理器（DPS），精簡指令集計(jì)算機(jī)（RISC），出現(xiàn)的高級(jí)專用集成電路（ASIC）。

最后是在整個(gè)變頻的功能上，獲得了越來越高的綜合應(yīng)用，不僅是具有比較基本的調(diào)速功能，而且還具有編程序參數(shù)辨識(shí)及通信等功能。利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的電能控制裝置稱作“變頻器”。變頻調(diào)速就是通過改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的。

2 變頻節(jié)能技術(shù)在我國煤礦機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用分析

在經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)展后，變頻節(jié)能技術(shù)在我國煤礦機(jī)電設(shè)備的技術(shù)中逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。筆者結(jié)合自身對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備的了解以及對(duì)節(jié)能變頻技術(shù)的深入研究，對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)在采煤機(jī)、提升機(jī)、皮帶輸送機(jī)以及流體負(fù)荷設(shè)備等煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用做出以下分析：

2.1 在采煤機(jī)中的應(yīng)用

目前，采煤機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)已從“一拖二”發(fā)展到“一拖一”，我國能量回饋型四象限運(yùn)行的交流變頸調(diào)速采煤技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，國產(chǎn)電牽引采煤機(jī)行走功率最大2×110KW，變頻器電壓380V，能夠?qū)崿F(xiàn)額定轉(zhuǎn)速下恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速，額定轉(zhuǎn)速以上恒定功率調(diào)速及兩臺(tái)變頻器之間的主從控制和轉(zhuǎn)矩平衡。從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況來看，四象限變頻器調(diào)速電牽引采煤機(jī)對(duì)大傾角工作面能較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩，維持牽引速度基本不變，機(jī)器沒有發(fā)生下滑跑車的現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活。操作方便、速度調(diào)節(jié)可靠。

2.2 在提升機(jī)中的應(yīng)用

提升機(jī)是煤礦當(dāng)中的一項(xiàng)重要的機(jī)電設(shè)備，對(duì)煤礦的生產(chǎn)和人員安全有著重大的作用。傳統(tǒng)的采用在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路內(nèi)接入金屬電阻的方法雖然也能夠到達(dá)調(diào)速的目的，但是在實(shí)際當(dāng)中，常常會(huì)存在著很大的安全隱患和對(duì)電能的大量消耗。在提升機(jī)當(dāng)中使用變頻節(jié)能技術(shù)，主要的是選用交流四象限變頻調(diào)速系統(tǒng)配上變頻防爆提升機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)信息的化的控制，在完備的輸入和輸出接口當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)的遠(yuǎn)程控制，確保提升機(jī)完成擔(dān)負(fù)著輸送物料和人員的重要任務(wù)。

2.3 在皮帶輸送機(jī)中的應(yīng)用

變頻技術(shù)在皮帶機(jī)方面的應(yīng)用具有和提升機(jī)相同的原理。在皮帶將井下的煤炭運(yùn)送到地面上的過程當(dāng)中，更大地發(fā)揮摩擦力的牽引作用，通過張力變形和摩擦力帶動(dòng)物體在支撐輥輪上運(yùn)動(dòng)，成功地完成煤炭運(yùn)送工作。在傳統(tǒng)的皮帶機(jī)運(yùn)輸過程當(dāng)中，采用液力耦合器來實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)的軟啟動(dòng)，這常常容易造成皮帶斷裂和老化。采用變頻技能技術(shù)主要是降低電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流波動(dòng)，減少機(jī)電內(nèi)內(nèi)的機(jī)械沖擊和發(fā)熱的情況。使得皮帶機(jī)的傳送功能能夠獲得最大的發(fā)揮，解決功率平均和同步問題。

2.4 在流體負(fù)荷設(shè)備中的應(yīng)用

變頻節(jié)能技術(shù)在流體負(fù)荷設(shè)備中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在風(fēng)機(jī)和泵所采用的變頻調(diào)速。在風(fēng)機(jī)中變頻調(diào)速的應(yīng)用越來越多，同時(shí)出現(xiàn)了為煤礦特殊環(huán)境專門設(shè)計(jì)的變頻調(diào)速裝置。改造后的風(fēng)機(jī)，實(shí)際轉(zhuǎn)速較改進(jìn)前最低轉(zhuǎn)速下降了很多。電機(jī)實(shí)際輸出功率為改進(jìn)前前導(dǎo)器半關(guān)閉時(shí)的1/3 風(fēng)量和風(fēng)壓，更加適合礦井特性，每年可節(jié)約大量的電費(fèi)。而變頻調(diào)速在礦區(qū)給水、給液用泵中應(yīng)用靈活，明顯降低了設(shè)備的機(jī)械沖擊，增加了工藝系統(tǒng)控制的靈活性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量?？梢造`活的控制抽水泵的平滑起停、適時(shí)加減速，保證了井下液位的恒定，降低了泵空轉(zhuǎn)時(shí)間和頻繁起停帶來的大量能耗，機(jī)械設(shè)備的損耗也相應(yīng)降低，保證了生產(chǎn)的安全高效運(yùn)行。

3 結(jié)束語

就我礦來看，提升機(jī)等機(jī)電設(shè)備應(yīng)用了此變頻節(jié)能技術(shù)之后，其節(jié)能效果相當(dāng)好，節(jié)約了20～30%的能源消耗。按照當(dāng)前變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用的現(xiàn)狀來看，其發(fā)展前景是非常廣闊的，尤其是在社會(huì)對(duì)能源需求量越來越大的情況下，使用高效節(jié)能安全的變頻節(jié)能技術(shù)必然成為煤礦機(jī)電設(shè)備發(fā)展的主要趨勢(shì)，除了現(xiàn)有的幾種已經(jīng)使用變頻節(jié)能技術(shù)的機(jī)電設(shè)備，還有很多其他的煤礦機(jī)電設(shè)備亟待改進(jìn)，為此，發(fā)展與之相匹配的變頻節(jié)能技術(shù)是非常有必要的。

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[責(zé)任編輯：曹明明]