劉吉祥

摘要：在如今時(shí)代下能夠?yàn)樯鐣?huì)整體經(jīng)濟(jì)起到支柱性的行業(yè)之一就是煤炭行業(yè)，但由于煤礦行業(yè)的高速發(fā)展與進(jìn)步使得其經(jīng)營規(guī)模不斷擴(kuò)大，在煤礦開始進(jìn)行生產(chǎn)的過程中就需要對(duì)使用的設(shè)備與技術(shù)進(jìn)行更新與完善。在對(duì)煤礦進(jìn)行開發(fā)的過程中由于實(shí)際內(nèi)容與環(huán)境都較為艱苦，而大部分煤礦設(shè)備的體積都較大在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)較為復(fù)雜，就會(huì)使得整體過程較亂對(duì)設(shè)備的損耗狀況也較為嚴(yán)重，從而不能夠?qū)γ旱V進(jìn)行持久的開發(fā)。而通過將變頻技術(shù)應(yīng)用到煤礦所使用的設(shè)備當(dāng)中，不僅可以將設(shè)備使用的實(shí)際效果進(jìn)行提升，還能夠?qū)?shí)際效率進(jìn)行提升。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù);煤礦機(jī)電設(shè)備;應(yīng)用

一、變頻技術(shù)原理

在煤礦機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)過程中，正常情況下并沒有必要進(jìn)行滿載工作，為了促使設(shè)備滿足動(dòng)力要求，且不出現(xiàn)大規(guī)模的浪費(fèi)現(xiàn)象，有必要在設(shè)備使用過程中加入變頻技術(shù)，從而避免設(shè)備在使用過程中產(chǎn)生多余力矩，對(duì)設(shè)備使用壽命造成嚴(yán)重影響。在變頻技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，主要涉及到傳動(dòng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，屬于一門強(qiáng)弱電結(jié)合的綜合性技術(shù)。變頻技術(shù)主要通過半導(dǎo)體元件對(duì)電流信號(hào)的頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再將這些交流電轉(zhuǎn)換成直流電，為設(shè)備提供動(dòng)力性支持，還可以利用逆變器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓和電流的有效調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備的無級(jí)調(diào)速。站在另一個(gè)角度來說，煤礦機(jī)電設(shè)備所應(yīng)用的變頻技術(shù)主要是利用電機(jī)轉(zhuǎn)速和電流頻率的增長(zhǎng)關(guān)系，對(duì)電流大小進(jìn)行合理改變，以此來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，并對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行有效控制。變頻技術(shù)的使用，能夠在電機(jī)運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)速度控制，可根據(jù)工作需要進(jìn)行加速或減速，為實(shí)際工作的開展提供基礎(chǔ)條件。變頻器電路主要包括4部分，即整流、直流、逆變和控制，在機(jī)電設(shè)備工作過程中，各個(gè)部分相輔相成，相互配合，共同為電機(jī)提供控制指令，為節(jié)能工作的開展提供了良好保障。

二、影響機(jī)電設(shè)備耗電量的因素分析

1、自然環(huán)境。煤礦所在的地理位置與地下巖層硬度等是影響提升機(jī)能耗的具體因素;礦井中煤的硬度等物理性質(zhì)影響挖掘機(jī)能耗;礦井中粉塵及瓦斯的含量影響通風(fēng)機(jī)及壓風(fēng)機(jī)能耗;礦井中采煤區(qū)的面積影響傳輸機(jī)能耗;

2、機(jī)電設(shè)備管理。老舊設(shè)備耗能高、生產(chǎn)率低，然而礦井中老舊的應(yīng)淘汰的設(shè)備仍占據(jù)總體設(shè)備數(shù)量的近20%，造成這一局面的主要原因是礦井中的大型機(jī)電設(shè)備價(jià)格比較昂貴。當(dāng)前，在設(shè)備選型、設(shè)計(jì)、空載管理、低負(fù)荷管理及節(jié)能等方面都有很好的改善，及時(shí)更換新的機(jī)械設(shè)備有助于從根本上解決機(jī)電設(shè)備高耗能的問題;

3、工藝技術(shù)。（a）老舊的煤礦機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)中使用的是直流電，電流大小及頻率基本不變。但在設(shè)備實(shí)際工作過程中，有空載、超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，這樣會(huì)造成電能的浪費(fèi)及機(jī)電設(shè)備的過度損耗。最終導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備得不到充分利用，增加了企業(yè)成本，同時(shí)造成了資源浪費(fèi);（b）工藝流程中設(shè)備利用率低。煤礦工作人員對(duì)機(jī)電設(shè)備了解不夠深入，甚至不懂得其工作原理，更沒有按照使用手冊(cè)科學(xué)地操作設(shè)備，使設(shè)備沒有得到充分應(yīng)用，效率低，產(chǎn)生各種不必要的能耗。

三、變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

1、風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用。不同時(shí)期礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)相差較大，若生產(chǎn)中期為了解決通風(fēng)問題，企業(yè)一般采用重復(fù)更換風(fēng)機(jī)的方法，但這種方法操作復(fù)雜，也會(huì)造成設(shè)備故障問題，增大了維修成本。而在風(fēng)機(jī)中引入變頻技術(shù)則可以有效解決此問題，不但可以避免重復(fù)更換，還增加了操作的便利性，且起到了很好的節(jié)能效果。比如楊村礦礦南的風(fēng)井在改造風(fēng)機(jī)時(shí)便引入了變頻技術(shù)，利用一臺(tái)變頻器控制兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，且利用新型異步電動(dòng)機(jī)代替了高壓繞線電動(dòng)機(jī)。改造之后，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速相較以往降低了70r/min，且輸出功率也變?yōu)橹暗娜种?，更符合煤礦開采特性，有效節(jié)約了電費(fèi)成本。

2、在空壓機(jī)中的應(yīng)用。在空壓機(jī)中，變頻技術(shù)主要被利用至啟動(dòng)與系統(tǒng)控制方面。一是空壓機(jī)啟動(dòng)，以往空壓機(jī)主要采用直接啟動(dòng)方式，但期間會(huì)產(chǎn)生較大電流，降低了設(shè)備的利用率。而采用變頻技術(shù)后便可以杜絕此問題，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。二是壓風(fēng)系統(tǒng)控制方面，以往壓風(fēng)系統(tǒng)主要采用開環(huán)控制方式，利用調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，但期間會(huì)重復(fù)啟動(dòng)機(jī)電設(shè)備，無法確保設(shè)備保持恒壓，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生了損害。而利用變頻技術(shù)可以改善此問題，變頻設(shè)備絕壁壓力閉環(huán)以及手動(dòng)調(diào)節(jié)控制方式，其中壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)時(shí)，壓力變動(dòng)器可以及時(shí)檢測(cè)機(jī)電設(shè)備，之后與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)差值調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，確保設(shè)備處于恒壓運(yùn)行狀態(tài)，而手動(dòng)調(diào)節(jié)主要指的是在變頻器控制柜上安裝復(fù)位按鈕，當(dāng)壓力變送器出現(xiàn)故障后可以利用復(fù)位按鈕進(jìn)行復(fù)位，減少了設(shè)備的維修量。

3、在皮帶輸送機(jī)當(dāng)中的實(shí)際應(yīng)用。在煤礦實(shí)際進(jìn)行開采工作的過程中對(duì)煤礦進(jìn)行運(yùn)輸?shù)闹饕~帶就是皮帶輸送機(jī)，而且在煤礦所使用的機(jī)電設(shè)備當(dāng)中也是最不能缺少的設(shè)備之一。其主要指的就是以交流電動(dòng)機(jī)當(dāng)中的工頻拖動(dòng)與耦合器之間進(jìn)行相互配合從而對(duì)煤礦進(jìn)行輸送，而某煤礦在使用皮帶輸送機(jī)這種設(shè)備的過程中發(fā)現(xiàn)這種輸送方法在實(shí)際進(jìn)行輸送的過程中實(shí)際效率非常低，一旦輸送重量較沉的時(shí)候就會(huì)導(dǎo)致皮帶與耦合器受到非常嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象。另外在這座煤礦當(dāng)中所使用皮帶輸送機(jī)出現(xiàn)磨損現(xiàn)象時(shí)，對(duì)其進(jìn)行維修的過程中發(fā)現(xiàn)這種皮帶輸送機(jī)的造價(jià)非常高，如果多次進(jìn)行維修或是更換會(huì)將整個(gè)企業(yè)的實(shí)際收益進(jìn)行大幅度降低。于是就將變頻技術(shù)應(yīng)用到皮帶輸送設(shè)備當(dāng)中，這樣不僅將皮帶輸送機(jī)在實(shí)際輸送過程中所導(dǎo)致的失控問題進(jìn)行解決，還能夠?qū)?shí)際運(yùn)行過程中所形成的浮力吸收到電網(wǎng)當(dāng)中，從而減少設(shè)備出現(xiàn)過熱現(xiàn)象所造成的磨損現(xiàn)象，并將皮帶輸送設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中的壽命進(jìn)行延長(zhǎng)。

4、變頻技術(shù)在皮帶機(jī)中的應(yīng)用。相對(duì)于提升機(jī)來說，皮帶機(jī)的使用功率更為巨大，各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)見表1。

皮帶機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中需要對(duì)輪轂和皮帶之間的摩擦力進(jìn)行充分利用，而在皮帶機(jī)啟動(dòng)過程中，需要較大的電流提供動(dòng)力。目前，國內(nèi)大部分皮帶機(jī)都是通過液力耦合器來實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)的軟啟動(dòng)，由于啟動(dòng)時(shí)的電流較大，不僅為電路帶來了巨大的壓力變化，還會(huì)導(dǎo)致皮帶的迅速老化。變頻技術(shù)的應(yīng)用，可在一定程度上提高皮帶機(jī)的能源利用率，降低能源消耗量。與此同時(shí)，還能降低設(shè)備的維修費(fèi)用，提升煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

5、在采掘機(jī)當(dāng)中的實(shí)際應(yīng)用。在煤礦進(jìn)行開發(fā)的過程中最為主要的機(jī)電設(shè)備之一就是采掘機(jī)，在煤礦所使用的機(jī)電設(shè)備當(dāng)中能量消耗量最大的設(shè)備就是采掘機(jī)，而且在實(shí)際開采煤礦的過程中采煤機(jī)在運(yùn)行過程中的速度能夠?qū)﹂_采的實(shí)際效率造成直接性的影響。但是由于煤礦開采工作的內(nèi)容較為復(fù)雜而且工作環(huán)境也較差，而且在采掘機(jī)實(shí)際進(jìn)行運(yùn)行的過程中也存在很多因素能對(duì)其產(chǎn)生一定程度的影響，例如在接觸種類各不相同的巖層時(shí)對(duì)于較硬或是較軟的巖石進(jìn)行采掘的過程中，使用的實(shí)際功率大小也有所不同，這就會(huì)對(duì)采掘機(jī)造成很大程度的損耗狀況。而在煤礦采掘機(jī)設(shè)備當(dāng)中應(yīng)用變頻技術(shù)使其擁有能夠自動(dòng)進(jìn)行切割的技術(shù)，這樣不僅可以將采掘設(shè)備功率的實(shí)際損耗進(jìn)行大幅度減少，還能夠?qū)⒉删驒C(jī)在運(yùn)行過程中的實(shí)際效率進(jìn)行提升，從而為整個(gè)煤礦開采的實(shí)際效率起到保障作用。

結(jié)語

煤炭作為基礎(chǔ)能源，對(duì)中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及百姓生活有著至關(guān)重要的作用?；诿旱V機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)耗能高的情況，進(jìn)行了影響因素分析，利用變頻技術(shù)可達(dá)到煤礦機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能降耗的目的。應(yīng)用變頻技術(shù)可科學(xué)利用能源，提高了生產(chǎn)水平，改善了煤礦生產(chǎn)工藝并為煤礦生產(chǎn)提供了安全保障。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能降耗的方法將更加完善。

參考文獻(xiàn)

[1]黃華.煤礦節(jié)能減排多目標(biāo)優(yōu)化研究[J].工礦自動(dòng)化，2018，43（6）：64-68.