谷彬

(中國神華神東煤炭集團(tuán)榆家梁煤礦,陜西神木 719316)

關(guān)于煤礦機(jī)電設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用探究

谷彬

(中國神華神東煤炭集團(tuán)榆家梁煤礦,陜西神木 719316)

現(xiàn)如今經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,帶動科學(xué)不斷地進(jìn)步,使得我國的煤炭行業(yè)在技術(shù)上和工藝上也出現(xiàn)了革新,這為我國現(xiàn)階段在提高經(jīng)濟(jì)增長做出了很大的貢獻(xiàn)。但是,現(xiàn)階段我們的能源供應(yīng)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展步調(diào)不相一致,所以出現(xiàn)了能源供應(yīng)不足使得經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢的問題。所以,在這一條件下,技術(shù)上改革創(chuàng)新成為下一步的目標(biāo),然而,變頻節(jié)能技術(shù)正是這一目標(biāo)下的產(chǎn)物,它是一種特別有效的節(jié)能技術(shù)。本篇文章主要對其在煤礦中的應(yīng)用進(jìn)行一系列的探索與分析。

機(jī)電設(shè)備 煤礦 變頻節(jié)能

1 引言

眾所周知，我國的煤炭儲備豐富，我國的地下有著巨大的煤礦資源。在我國的前期乃至當(dāng)下，煤礦業(yè)也有著舉足輕重的重要作用，對經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。但是，我國現(xiàn)階段的煤礦開采業(yè)卻很是蕭條，縱觀全國的煤礦，特別是一些小煤礦，他們的開采技術(shù)很落后，而且職工的安全問題得不到有力的保證，這造成了我國的煤炭采出率低下。所以我國加大技術(shù)創(chuàng)新的投入，最終使得變頻節(jié)能技術(shù)在各大煤礦中應(yīng)用越來越多，通過我們的實(shí)踐考察，變頻節(jié)能技術(shù)越發(fā)成熟，在機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用中效果較佳。同時變頻節(jié)能技術(shù)的出現(xiàn)在推動我國煤炭業(yè)的發(fā)展，提高了采煤效率，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的節(jié)能和低碳，在安全上也有著巨大的意義。

2 變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其原理

變頻節(jié)能技術(shù)在減少能源的消耗上起的的作用很是顯著，同時也是這一重因素使其在國際上的關(guān)注度也在節(jié)節(jié)攀升。對于其中的變頻調(diào)速技術(shù)來說，它是一種很先進(jìn)的電動機(jī)驅(qū)動方式，它的優(yōu)勢在于它不僅能使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速最經(jīng)濟(jì)，同時還能達(dá)到節(jié)能的顯著目標(biāo)。變頻調(diào)速的主要革新在于其對電力半導(dǎo)體器件的利用更為有效，它利用半導(dǎo)體的通斷來控制電壓和一層不變的工頻交流電在一定情況下改變，讓其變成電壓可變或者頻率可變的交流電，通常我們稱這種控制裝置為“變頻器”。所謂變頻器的工作原理如下所示：主要的方式還是由交流變直流再變交流的方式，具體說來就是通過整流器將工頻交流電轉(zhuǎn)變成直流電，最后在轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷嚎煽鼗蝾l率可控的交流電源，最后在供給電動機(jī)使用的過程。一般來說，這種變頻器的電路有以下幾個部分組成，分別是其控制作用的部分、其逆變作用的部分、起整流作用的部分和中間的直流部分。具體來說，起逆流作用的部分是一種三相橋式逆變器IGBT，這種逆變器的不同在于其輸出的波形的脈沖寬度的，它是變頻技術(shù)的核心之一，所以在變頻節(jié)能技術(shù)中的地位和作用都是無與倫比的。而起整流作用的部分，它所用的是一種不可控的三相橋式整流器。下面在具體說一下中間直流部分，它的作用也比較重要，主要的作用是對無功功率的緩沖和儲能并過濾脈沖波。

隨著國際大環(huán)境的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，近年來新的科技技術(shù)和成果迸發(fā)出現(xiàn)，這為變頻技術(shù)的發(fā)展帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。變頻技術(shù)的能夠得到發(fā)展的優(yōu)勢在于：（1）在控制理論上，變頻的控制的模式不同于以前，它得到了較為完善的改進(jìn)，不僅如此，它在實(shí)踐中的應(yīng)用上包括矢量的控制模式和轉(zhuǎn)矩的控制模式上應(yīng)用非常廣。（2)在器件的功率上，三相橋式逆變器(TGBT)和GTR的應(yīng)用取得了很大的成功，并有著成為主流的發(fā)展趨勢。(3）在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)上，調(diào)速系統(tǒng)不論從準(zhǔn)確度還是集成的程度上，都取得了很大的進(jìn)步，性能也是有了較大的提高，例如在單片機(jī)中，數(shù)字信號處理器(DPS)、精簡指令集計算機(jī)(RISC)等都得到了較好的應(yīng)用。（4）在其功能上，現(xiàn)在的變頻器在綜合性能上越來越高，在操作上越來越智能化，現(xiàn)如今它不僅僅能夠完成我們需要的調(diào)速，而且還能再通信和參數(shù)的識別上取得較好的效果。

3 變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用分析

隨著變頻節(jié)能技術(shù)被越來越多的利用，可以發(fā)現(xiàn)它在節(jié)能和安全上有著很大的優(yōu)勢。就目前來講，它在煤礦行業(yè)中機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用就非常廣泛。筆者通過大量的文獻(xiàn)和實(shí)地的對煤礦機(jī)電設(shè)備的研究，將從其在提升機(jī)、采煤機(jī)、皮帶輸送機(jī)和流體負(fù)荷設(shè)備等上的應(yīng)用進(jìn)行一一論述。

3.1 提升機(jī)中變頻技術(shù)的應(yīng)用

首先，提升機(jī)在煤礦生產(chǎn)中的作用不言而喻，它是一種可以保障工作人員安全的機(jī)電設(shè)備，在生產(chǎn)過程中起著很良好的作用。比如傳統(tǒng)的將金屬電阻用于電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路中，即使是能夠起到調(diào)速的作用，但是，真正的操作起來卻存在很多的問題，特別是安全問題，其次就是電能的消耗量非常大的問題。然而我們現(xiàn)在所使用的變頻節(jié)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信息化控制，它是將變頻防爆提升機(jī)和四象限變頻調(diào)速系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)用，提升機(jī)的遠(yuǎn)程控制可以用輸出和輸入接口控制，這樣做能夠保證物料和工作人員的安全高效的輸送。

3.2 變頻技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

隨著變頻技術(shù)的應(yīng)用，采煤機(jī)中的變頻技術(shù)也得到了一定的運(yùn)用，以前的采煤機(jī)都是“一拖二”，而運(yùn)用了變頻技術(shù)之后可以實(shí)現(xiàn)“一拖一”，很大的提高了效益，現(xiàn)階段我國的采煤機(jī)的運(yùn)行功率大到近3000kw，相對應(yīng)的電壓是3300V，不僅能夠在額定轉(zhuǎn)速下完成恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速，而且還能再額定轉(zhuǎn)速之上時完成恒定功率調(diào)速，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)兩臺變頻器的轉(zhuǎn)矩平衡和主從控制。在實(shí)際的運(yùn)行中可以看出，四象變頻器的運(yùn)用可以對大傾角面的制動力矩進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得牽引速度維持不變，不會出現(xiàn)機(jī)器下滑的問題，這樣設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)：可靠的調(diào)節(jié)速度、操作方便、結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活等。

采煤機(jī)的控制。(1)采煤機(jī)的操作控制。首先就采煤機(jī)的停機(jī)和啟動控制來說，它是將磁力啟動器先導(dǎo)和采煤機(jī)的控制回路通過一根控制芯線來連接，組成一個遠(yuǎn)程的閉合回路。當(dāng)通電后，采煤機(jī)左側(cè)的泵電機(jī)和割電機(jī)運(yùn)行，使得變壓器輸出575V的交流電，然后再供給變頻調(diào)速電控裝置。大概再過5-7s的延時后，右側(cè)的割電機(jī)啟動。停機(jī)的過程有5個部分：變頻器箱蓋板上的總停按鈕1S2、左右端頭站的總停、左右遙控器的總停。在啟動的電路中接進(jìn)了泵電機(jī)和割電機(jī)的溫接點(diǎn)。同時也將瓦斯接點(diǎn)與其他的故障接點(diǎn)一起接進(jìn)啟動的電路中。所以，不論是那一臺檢測到瓦斯?jié)舛冗^高或溫度超限，都能斷開回路，從而確保安全工作。(2)運(yùn)輸機(jī)控制。當(dāng)操作人員將變頻器腔蓋上的1S3按下時，就能夠在采煤機(jī)上對運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行停機(jī)的控制，但是也只能控制停機(jī)，不能控制運(yùn)輸機(jī)的啟動。例如當(dāng)對采煤機(jī)進(jìn)行檢修時，運(yùn)輸機(jī)應(yīng)該處于關(guān)閉狀態(tài)。(3)電磁閥控制。對于電磁閥來說，采煤機(jī)上所使用的是五個隔爆電磁閥，他們分別對牽引機(jī)制動閘的松、抱進(jìn)行控制，對采煤機(jī)上左右搖臂的升降進(jìn)行控制。具體操作如，左右搖臂的升降是通過，左右遙控器上的上行鍵、下行鍵或者是手動來實(shí)現(xiàn)。程序的制動是通過PLC來控制的。

3.3 皮帶輸送機(jī)中變頻技術(shù)的應(yīng)用

變頻技術(shù)在皮帶的傳輸機(jī)中的運(yùn)用原理和在提升機(jī)中運(yùn)用的原理的相差無幾。皮帶傳輸機(jī)的原理主要是通過發(fā)揮摩擦力的作用來實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)?，在運(yùn)用了變頻技術(shù)后，它能夠更好的將摩擦力的作用發(fā)揮出來，從而能夠很好的實(shí)現(xiàn)煤炭的輸送。在過去的皮帶傳輸機(jī)中，通常是對皮帶進(jìn)行軟啟動，這樣一來很容易出現(xiàn)一些問題，這樣做會使皮帶出現(xiàn)易老化，甚至斷裂的情況。運(yùn)用了新技術(shù)之后，變頻技術(shù)能夠?qū)㈦姍C(jī)的啟動電流降低，此外還能避免一些機(jī)械沖擊和機(jī)械過熱的現(xiàn)象。如此一來就很好的解決了功率平均和同步的問題，能夠最大限度的提高傳輸機(jī)的效率。

3.4 流體負(fù)荷設(shè)備中變頻技術(shù)的應(yīng)用

流體負(fù)荷設(shè)備中變頻技術(shù)的運(yùn)用主要是在風(fēng)機(jī)和泵中的變頻調(diào)速中體現(xiàn)出來，就日前來說，變頻調(diào)速在風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用越來越廣，甚至是在一些特殊的情況中也能夠使用，例如煤礦。與沒有改進(jìn)的風(fēng)機(jī)相比，改進(jìn)后的實(shí)際轉(zhuǎn)速降低了，能夠滿足煤礦中轉(zhuǎn)速的需求，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)完成正常工作的前提下減少了電能的消耗，為企業(yè)的節(jié)約了電費(fèi)。變頻技術(shù)在泵中的應(yīng)用也數(shù)見不鮮，在煤礦給水的靈活運(yùn)用就比之以前對機(jī)械的沖擊大大降低，同時使得整個工藝流程變得靈活。此外，還能夠?qū)崿F(xiàn)對抽水泵的加速和減速的控制，啟動和停機(jī)的控制更加靈活。能夠保持井下液位不變，從而減少了泵的頻繁啟停和空轉(zhuǎn)的時間所引起的能量消耗，而且還降低了設(shè)備的機(jī)械損耗，保障了煤炭業(yè)的高效安全運(yùn)作。

4 在煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的展望

眾所周知，自從變頻技術(shù)的出現(xiàn)，其在煤礦中的應(yīng)用也越來越多，對我國的煤炭業(yè)的發(fā)展帶來了強(qiáng)大的技術(shù)支持，因此不難看出其在未來的發(fā)展?fàn)顩r必將很大。同時隨著我國的經(jīng)濟(jì)的日趨發(fā)展，煤炭業(yè)對變頻技術(shù)的應(yīng)用也將是一大趨勢。我國的礦產(chǎn)資源豐富，所以在未來必會有很多的礦山需要開采，當(dāng)然對機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用就不可少，所以與之對應(yīng)的變頻節(jié)能技術(shù)就會在節(jié)能方面發(fā)揮著巨大的作用。綜上所述，未來是個技術(shù)化時代，所以變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦的設(shè)備中的應(yīng)用必將前途光明。

5 結(jié)語

我國是一個地大物博，礦產(chǎn)資源極其豐富的國家。所以煤礦在數(shù)量和規(guī)模上都是非常大的，當(dāng)然對于機(jī)電設(shè)備的使用量也就非常巨大。這就為變頻技術(shù)的發(fā)展提供了肥沃的土壤。在我國，我們一直倡導(dǎo)節(jié)能減排、低碳環(huán)保，所以在煤炭的開采中實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、提高效率的目標(biāo)就得依靠技術(shù)的革新，然而變頻技術(shù)能夠滿足上述目標(biāo)，所以在我國的煤炭業(yè)中推廣這一技術(shù)，不僅為企業(yè)帶來巨大的效益，甚至對我國的經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展都具有一定的推動作用。

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