王忠林

摘 要：本文主要闡述了我國煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并研究了變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用原理，具體分析采煤機(jī)、提升機(jī)、皮帶輸送機(jī)等機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)的具體應(yīng)用情況。

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

我國地表土層中藏有豐富的煤礦資源，煤礦業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，給我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長提供重要?jiǎng)恿?。但是，目前煤礦企業(yè)對(duì)煤礦進(jìn)行開采的過程中，存在著多種問題，尤其是小型煤礦企業(yè)，其仍然采用較落后的技術(shù)進(jìn)行煤礦開采，存在較多的安全問題。不僅如此，煤礦企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，其消耗的能源較多，產(chǎn)出少，嚴(yán)重限制了煤礦企業(yè)的發(fā)展。為了解決這些問題，煤礦企業(yè)逐漸應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)以提高煤礦機(jī)電設(shè)備的生產(chǎn)效率，而經(jīng)實(shí)踐證明，變頻節(jié)能技術(shù)能夠有效提高煤礦機(jī)電設(shè)備的生產(chǎn)效率。本文現(xiàn)對(duì)我國煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行探討，展現(xiàn)變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

1 變頻節(jié)能技術(shù)原理和應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 煤礦企業(yè)開采煤礦時(shí)，非常重視生產(chǎn)工作的安全性，因此，煤礦企業(yè)并沒有輕易應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，但是，隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)以及節(jié)能理想的推廣，煤礦企業(yè)開始嘗試將變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)機(jī)電設(shè)備中，如采煤機(jī)、提升機(jī)、皮帶輸送機(jī)等。這些設(shè)備應(yīng)用了變頻節(jié)能技術(shù)后，其性能得到了極大的提升，運(yùn)行效率大幅提高，且使用該技術(shù)后，這些設(shè)備運(yùn)行過程中所消耗的能量大幅減少，達(dá)到了節(jié)能的目的，同時(shí)，減少了這些設(shè)備維護(hù)、修理的費(fèi)用，提高了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利潤。

1.2 變頻節(jié)能技術(shù)原理 變頻節(jié)能技術(shù)能夠有效改善煤礦生產(chǎn)機(jī)電設(shè)備的性能，與以往應(yīng)用的交流電有較大差別，其對(duì)交流電的固定頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使交流電成為可變性資源，最大限度地提高交流電的利用率。在功率器件方面，在GTR IGBT的基礎(chǔ)上，科研人員研發(fā)出來智能功率模塊IPM，大幅增大了變頻的功率。在控制理論方面，變頻節(jié)能技術(shù)突破了傳統(tǒng)控制理論，其有效應(yīng)用了改進(jìn)后壓頻比控制方式，這項(xiàng)創(chuàng)新主要應(yīng)用了矢量控制辦法，并進(jìn)行直接的轉(zhuǎn)矩控制，擴(kuò)大了變頻節(jié)能技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍。在研發(fā)方向方面，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊自動(dòng)優(yōu)化控制等新型控制方法進(jìn)一步優(yōu)化了變頻技術(shù)的集成系統(tǒng)，使其集成系統(tǒng)獲得更大范圍上集中，技術(shù)不再局限于數(shù)字信息處理，而發(fā)展為技術(shù)較高的集成電路。在變頻功能方面，變頻技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣，成為綜合性能較高的技術(shù)。變頻節(jié)能技術(shù)不僅能夠?qū)ιa(chǎn)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行調(diào)速，還能夠辨識(shí)編程參數(shù)以及傳輸信息等工作。變頻器指通過通斷電力半導(dǎo)體器件，將頻率、電壓不變的工頻交流電轉(zhuǎn)換為頻率、電壓可變的交流電的控制設(shè)備。使電動(dòng)機(jī)電源頻率發(fā)生改變來調(diào)解機(jī)電設(shè)備的速度即為變頻調(diào)速。

2 我國煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用情況

2.1 在提升機(jī)中的應(yīng)用 煤礦企業(yè)進(jìn)行煤礦生產(chǎn)時(shí)，提升機(jī)是一項(xiàng)重要的機(jī)電設(shè)施，影響著煤礦生產(chǎn)安全問題。以往對(duì)提升機(jī)進(jìn)行調(diào)速時(shí)，主要是將金屬電阻接至電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路中的技術(shù)來達(dá)到調(diào)速目的，但是在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用此方法時(shí)，會(huì)降低生產(chǎn)過程的安全性，增加提升機(jī)電能的消耗量。而在提升機(jī)中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，主要是將變頻防爆提升機(jī)與交流四象限變頻調(diào)速體系結(jié)合在一起，利用數(shù)學(xué)信息化控制技術(shù)，通過輸入、輸出接口對(duì)提升機(jī)進(jìn)行控制，使提升機(jī)能夠順利完成輸送人員、材料的工作，且達(dá)到了遠(yuǎn)程控制目的。

2.2 在采煤機(jī)中的應(yīng)用 我國四象限運(yùn)行的交流變頻調(diào)速采煤技術(shù)是一種能量回饋型技術(shù)，該技術(shù)水平位于世界前列，我國生產(chǎn)的電牽引采煤機(jī)運(yùn)行功率可達(dá)2×110kW，變頻電壓可達(dá)380V，可以在額定轉(zhuǎn)速以上進(jìn)行恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速，并實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)變頻器之間的轉(zhuǎn)矩平衡和主從控制，也可在額定轉(zhuǎn)速下進(jìn)行恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速。四象限變頻器調(diào)速電牽引采煤機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中，在大傾角工作面，對(duì)制動(dòng)力矩進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，其可調(diào)節(jié)的范圍較大，且牽引速度基本上保持不變，無下滑跑車的情況，控制操作較簡便，可靠性較強(qiáng)。

2.3 在皮帶輸送機(jī)中的應(yīng)用 在皮帶輸送機(jī)中，應(yīng)用變頻技術(shù)的原理與提升機(jī)相同。皮帶輸送機(jī)運(yùn)行的過程中，有效利用了摩擦力的牽引作用，利用摩擦力和張力變形帶動(dòng)物體，使物體能夠在支撐輥輪上運(yùn)動(dòng)，順利地將井下的煤炭輸送到地面。以往皮帶機(jī)運(yùn)送煤炭時(shí)，使用液力耦合器來達(dá)到皮帶輸送機(jī)軟啟動(dòng)的目的，但是這種方式會(huì)加速皮帶老化，增加皮帶發(fā)生斷裂的情況。在皮帶輸送機(jī)中使用變頻技術(shù)主要是將啟動(dòng)電機(jī)時(shí)出現(xiàn)的電流波動(dòng)減小，使機(jī)電內(nèi)部出現(xiàn)的機(jī)械沖擊、發(fā)熱等情況減少，最大限度地發(fā)揮皮帶輸送機(jī)的運(yùn)送功能，并使功率平均和同步問題得到解決。

2.4 在流體負(fù)荷設(shè)施中的應(yīng)用 在流體負(fù)荷設(shè)施中應(yīng)用變頻技術(shù)主要是對(duì)泵和風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速。變頻調(diào)速技術(shù)在風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用逐漸增加，且科研人員專門研發(fā)出了適合煤礦開采特殊環(huán)境的變頻調(diào)速設(shè)備。風(fēng)機(jī)經(jīng)過改造后，其實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速顯著比改造前小，而改造前前導(dǎo)器半關(guān)閉的風(fēng)壓、風(fēng)量是改造后風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行輸出功率的3倍，這種性能更適宜應(yīng)用在煤礦開采工作中，極大地節(jié)約電能。在給液用泵、礦區(qū)給水中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)后，能夠很好的對(duì)該設(shè)備進(jìn)行變頻調(diào)速，加強(qiáng)了生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的控制力度，提高了控制的靈活性，有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高。變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用提高了抽水泵控制的靈活度，使抽水泵能夠?qū)崟r(shí)加減速、平滑起停，且使井下液位保持固定值，縮短了泵空轉(zhuǎn)時(shí)間，減少了抽水泵頻繁起停而消耗的電能，降低了機(jī)械設(shè)施損耗，有效提高了生產(chǎn)效率。

3 結(jié)束語

煤礦機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)后，有效的提高了各機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行性能，大幅度降低了電能損耗量。根據(jù)目前煤礦業(yè)應(yīng)用變頻技術(shù)的現(xiàn)狀，該技術(shù)具有寬廣的應(yīng)用前景。我國現(xiàn)非常重視節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，可見變頻節(jié)能技術(shù)是發(fā)展煤礦機(jī)電設(shè)備的主要方向。目前，只有幾種機(jī)電設(shè)備應(yīng)用了變頻節(jié)能技術(shù)，但是還可繼續(xù)研究，并對(duì)其他機(jī)電設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，以提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)效率，推動(dòng)煤礦行業(yè)的發(fā)展。

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