摘 要：近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，變頻技術(shù)在我國(guó)使用范圍越來(lái)越廣泛，在我國(guó)礦山企業(yè)中很多礦山設(shè)備需要使用變頻器，變頻器具有調(diào)速、節(jié)能以及軟啟動(dòng)等優(yōu)良功能。本文主要針對(duì)變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電工程中的應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)研究。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；煤礦機(jī)電工程；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.149

0 前言

近年來(lái)，礦山企業(yè)越來(lái)越重視現(xiàn)代化生產(chǎn)，許多設(shè)備的運(yùn)行都需要依靠電動(dòng)機(jī)，因此這就對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制性和精確性要求會(huì)越來(lái)越高。目前世界上頻率最高的變頻器為3000k?Hz，調(diào)節(jié)二極異步電動(dòng)機(jī)的速度最高為18000r/min，并且能夠使設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

1 變頻技術(shù)的運(yùn)行原理

變頻器的設(shè)計(jì)主要依托變頻技術(shù)的發(fā)展，變頻技術(shù)是以計(jì)算技術(shù)、電子信息技術(shù)、電機(jī)工作原理為依托，變頻技術(shù)可以將直流電流轉(zhuǎn)換成不同頻率交流電流，將不同類型的電流通過(guò)頻率轉(zhuǎn)化有效的聯(lián)系在一起。變頻技術(shù)以半導(dǎo)體器件設(shè)備為載體，可以改變電流的頻率而不會(huì)減少其電能，以此來(lái)控制設(shè)備。變頻器的工作原理就是先將直流電流轉(zhuǎn)化成交流電流，再將交流電流不可逆的轉(zhuǎn)化成不同頻率的交流電流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同電流要求的電器設(shè)備得以驅(qū)動(dòng)。變頻技術(shù)可以保護(hù)各部分電路的正常工作，增強(qiáng)設(shè)備的抗干擾能力和減少設(shè)備沖擊等優(yōu)點(diǎn)。正是因?yàn)橛羞@樣的優(yōu)點(diǎn)，變頻技術(shù)在生產(chǎn)條件要求較高的礦山企業(yè)中被廣泛地使用。

2 變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程中的使用

2.1 變頻技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用

我國(guó)大多數(shù)礦山企業(yè)中使用的都是立井或者斜井的方式開(kāi)采，采用這兩種方式開(kāi)采就必須使用提升機(jī)，提升機(jī)可以運(yùn)輸設(shè)備貨物以及人員進(jìn)入工作面地點(diǎn)。然而近些年來(lái)，隨著淺部煤礦資源的減少，越來(lái)越多的煤礦都向深部開(kāi)采，因此開(kāi)采難度不斷增大。對(duì)于提升機(jī)的要求也就在不斷的提高，必須對(duì)提升機(jī)運(yùn)行速度和啟動(dòng)關(guān)停等功能做出必要的調(diào)整，用最小的成本獲取最大效率的開(kāi)采資源。因此整個(gè)提升機(jī)在礦山企業(yè)正常生產(chǎn)過(guò)程中有著不可替代的作用。傳統(tǒng)的做法是在提升機(jī)的控制電路中安裝金屬電阻元件，通過(guò)電阻可調(diào)節(jié)提升機(jī)速度，然而這種方式的速度控制不夠精確，在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，影響其工作效率。在進(jìn)行貨物提升工作時(shí)，需其他設(shè)備進(jìn)行輔助控制，難以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化工作，這樣也勢(shì)必會(huì)對(duì)資源造成極大的浪費(fèi)。同時(shí)在傳統(tǒng)提升機(jī)使用過(guò)程中，通常會(huì)用到繼電器，繼電器的高頻率使用會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，增加設(shè)備的維修費(fèi)用。當(dāng)提升機(jī)采用變頻技術(shù)以后就會(huì)大大減少繼電器的使用頻率，同時(shí)提高提升機(jī)的提升速度和控制深度的準(zhǔn)確性，減少運(yùn)行過(guò)程中的設(shè)備磨損，減少機(jī)械維修費(fèi)用。

2.2 變頻技術(shù)在皮帶設(shè)備中的應(yīng)用

在礦山企業(yè)運(yùn)行過(guò)程中，皮帶運(yùn)輸機(jī)的使用頻率會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)備提升機(jī)。皮帶設(shè)備通常放在運(yùn)輸大巷中，煤礦的開(kāi)采能力在很大程度上都依賴于運(yùn)輸機(jī)的輸送能力，皮帶運(yùn)輸機(jī)長(zhǎng)度常常都有幾百米，將從工作面開(kāi)采出來(lái)的煤直接運(yùn)送到井底車場(chǎng)。皮帶運(yùn)輸機(jī)的工作原理是依靠皮帶與滾筒之間的摩擦運(yùn)行，在皮帶運(yùn)輸機(jī)剛開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)，需要巨大的電流，如果不能控制啟動(dòng)時(shí)的電流，那么必然會(huì)使運(yùn)輸機(jī)電路和相關(guān)設(shè)備元件造成巨大損害。在運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，因?yàn)槠У倪\(yùn)動(dòng)是依靠摩擦力來(lái)運(yùn)行的，所以在皮帶與滾筒之間會(huì)產(chǎn)生很多熱量，當(dāng)溫度不斷升高時(shí)，達(dá)到某一值時(shí)，就會(huì)使皮帶受到磨損，皮帶的不斷磨損會(huì)增加設(shè)備的額外運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生安全隱患，在皮帶運(yùn)輸機(jī)中采用變頻技術(shù)可以減少運(yùn)行過(guò)程中的皮帶發(fā)熱量，控制皮帶輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流，使整個(gè)機(jī)器在運(yùn)行過(guò)程中穩(wěn)定運(yùn)行，降低生產(chǎn)過(guò)程中的安全隱患，從而節(jié)約機(jī)器的維護(hù)費(fèi)用。液力耦合設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中也能產(chǎn)生更多的熱量，使設(shè)備內(nèi)部溫度迅速升高，造成設(shè)備元件損害。然而將變頻技術(shù)運(yùn)用到皮帶運(yùn)輸機(jī)上，當(dāng)皮帶運(yùn)輸機(jī)軟啟動(dòng)時(shí)并不會(huì)損害相關(guān)設(shè)備元件，同時(shí)還能讓設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中保持穩(wěn)定，精確調(diào)節(jié)運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行速度，提高皮帶運(yùn)輸機(jī)的利用率。

2.3 變頻技術(shù)在煤礦空氣壓縮機(jī)中的運(yùn)用

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，由于井下瓦斯?jié)舛确浅８?，因此在開(kāi)采過(guò)程必須使用風(fēng)機(jī)以減少瓦斯?jié)舛?。煤礦風(fēng)機(jī)主要由空氣壓縮機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)組成，全天都處于工作狀態(tài)。目前很多類型的空氣壓縮機(jī)都會(huì)設(shè)定上下限，當(dāng)工作過(guò)程中交流電機(jī)電流高于空氣壓縮機(jī)的上限時(shí)，就會(huì)使空氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣閥門關(guān)閉，那么此時(shí)空氣壓縮機(jī)就會(huì)停止供應(yīng)氣體，這對(duì)煤礦生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是非常危險(xiǎn)的，對(duì)井下工人的生命產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅。當(dāng)工作過(guò)程中交流電機(jī)電流低于空氣壓縮機(jī)的下限值時(shí)，空氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣閥就會(huì)打開(kāi)，產(chǎn)生大量的壓縮空氣，電動(dòng)機(jī)就處于超載工作狀態(tài)。通常井下工作中很難估計(jì)整個(gè)礦井中需要多少風(fēng)量，如果空氣供應(yīng)需求量與壓縮機(jī)生產(chǎn)量不匹配，那么就會(huì)影響工作面的正常生產(chǎn)，如果頻繁改變空氣壓縮機(jī)的風(fēng)量供應(yīng)，那么會(huì)對(duì)壓縮機(jī)造成嚴(yán)重的損壞。目前很多企業(yè)都將變頻技術(shù)運(yùn)用到空氣壓縮機(jī)上，大大改善了空氣壓縮機(jī)性能，可以隨時(shí)調(diào)控空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量，避免空氣壓縮機(jī)因?yàn)榻?jīng)常變換頻率而造成的損壞，同時(shí)使空氣壓縮機(jī)的操作更加方便，風(fēng)量的控制和準(zhǔn)確性能也得到了保證，便于設(shè)備的維護(hù)。在使用之前，可以根據(jù)工程地質(zhì)條件設(shè)定頻率，當(dāng)工作時(shí)能夠根據(jù)井下瓦斯含量自由調(diào)節(jié)風(fēng)量大小。總之，變頻技術(shù)的廣泛推廣，可以改變空氣壓縮機(jī)的供氣方式，簡(jiǎn)化操作，使空氣壓縮機(jī)能夠順利進(jìn)行，減少空氣壓縮機(jī)的啟動(dòng)次數(shù)和維護(hù)費(fèi)用。

3 結(jié)語(yǔ)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，變頻技術(shù)在我國(guó)得到了大力發(fā)展，該技術(shù)特點(diǎn)和性能非常顯著，為礦山企業(yè)帶來(lái)了巨大的效益。本文通過(guò)簡(jiǎn)要介紹變頻技術(shù)的基本使用原理及其在現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程中的應(yīng)用，并為礦山企業(yè)節(jié)能提供參考。

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作者簡(jiǎn)介：劉清明（1976-），男，山西柳林人，中級(jí)工程師，研究方向：礦山機(jī)電方面。endprint