李建軍

摘 要：我國(guó)是能源資源大國(guó)，具有非常豐富的煤礦儲(chǔ)量，由此孕育出了大量的煤炭工業(yè)。但是由于煤礦機(jī)電設(shè)備在使用過(guò)程中會(huì)存在大量的能源資源消耗，無(wú)形中造成了資源的浪費(fèi)以及生產(chǎn)成本的提高。因此，必須要加強(qiáng)對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備的性能的優(yōu)化，減少設(shè)備故障發(fā)生的概率，應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)降低設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的能源消耗，優(yōu)化整體的工作性能，保證煤礦生產(chǎn)能夠安全、合理、穩(wěn)定、持續(xù)的生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：變頻節(jié)能技術(shù)；煤礦井下；機(jī)電設(shè)備

引言：煤炭資源是國(guó)家一項(xiàng)重要的資源，煤炭開(kāi)采的效率和質(zhì)量對(duì)煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有重要影響。但是在當(dāng)前煤礦開(kāi)采工作進(jìn)行過(guò)程中，其使用的機(jī)械開(kāi)采設(shè)備的功率大多是恒定的，這就導(dǎo)致在設(shè)備處于閑置狀態(tài)時(shí)，由于設(shè)備沒(méi)有關(guān)閉，因而還會(huì)產(chǎn)生大量的能耗浪費(fèi)，需要相關(guān)單位加強(qiáng)重視，及時(shí)解決。

1.變頻節(jié)能技術(shù)及其基本原理

變頻節(jié)能技術(shù)是應(yīng)用半導(dǎo)體元件來(lái)對(duì)電流的工作頻率進(jìn)行調(diào)整，繼而實(shí)現(xiàn)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行功率的目的。該類(lèi)方法不僅可以提高設(shè)備的運(yùn)行效率，還可以降低設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中不必要的能源耗費(fèi)，對(duì)提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。變頻器在節(jié)約能耗方面發(fā)揮了重要作用，其負(fù)載狀態(tài)明顯改善，在調(diào)節(jié)輸出頻率時(shí)遇到的問(wèn)題明顯減少，可以有效提高其后續(xù)各項(xiàng)工作的工作質(zhì)量，延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的使用壽命。該過(guò)程中應(yīng)用的主要原理是利用變頻器將線路中的電流轉(zhuǎn)變成直流電，同時(shí)可以發(fā)揮濾波的作用來(lái)開(kāi)展后續(xù)工作，再通過(guò)逆變器將直流電轉(zhuǎn)變成可控的交流電，最終輸出到電動(dòng)機(jī)中，可以有效提高其各項(xiàng)工作的工作質(zhì)量。該技術(shù)的應(yīng)用可以克服傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中功率不變的弊端，與以前相比設(shè)備將會(huì)運(yùn)行得更加平穩(wěn)，對(duì)提高設(shè)備運(yùn)行的整體質(zhì)量具有重要意義。

2.變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦井下機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

2.1變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦井下提升機(jī)運(yùn)行中的應(yīng)用

煤礦井下機(jī)電設(shè)備主要由提升機(jī)、采煤機(jī)、膠帶輸送機(jī)以及流體負(fù)荷設(shè)施組成，提升機(jī)作為煤礦井下機(jī)電設(shè)備的主要組成設(shè)備之一，對(duì)于煤炭的開(kāi)采起著十分重要的作用。在傳統(tǒng)的提升機(jī)控制中，雖然采用金屬電阻對(duì)提升機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)整，但是無(wú)法根據(jù)實(shí)際的工作需求對(duì)提升機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速率實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整，并且傳統(tǒng)的金屬電阻在調(diào)整的過(guò)程中存在著較高的能耗問(wèn)題，并且金屬電阻在調(diào)整提升機(jī)速率的過(guò)程中會(huì)放熱，因此存在一定的安全隱患。采用變頻節(jié)能技術(shù)可以對(duì)提升機(jī)的運(yùn)行效率實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，可以根據(jù)提升機(jī)的實(shí)際需求來(lái)調(diào)整工作速率，同時(shí)具有節(jié)能作用，有效降低煤礦井下提升機(jī)的電能消耗。

2.2變頻節(jié)能技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

采煤機(jī)是煤礦開(kāi)采的主要設(shè)備之一，傳統(tǒng)的采煤工作中，煤礦井下的采煤機(jī)選擇架線式牽引機(jī)，并且牽引機(jī)的動(dòng)力來(lái)源于直流電機(jī)，雖然直流電機(jī)的反應(yīng)速度較快，但是直流電機(jī)的構(gòu)造復(fù)雜，并且功率較小，無(wú)法滿(mǎn)足采煤工作的需求。此外，直流電機(jī)的故障發(fā)生率較高。從我國(guó)煤炭企業(yè)發(fā)展的整體情況來(lái)看，我國(guó)大多數(shù)煤礦采用觸頭電阻的方式來(lái)調(diào)整直流電機(jī)的工作速度，但是調(diào)整過(guò)程中的調(diào)整效率極低，并且會(huì)造成大量的能源浪費(fèi)，因此，本文主要采用三相異步交流鼠籠式電機(jī)來(lái)對(duì)傳統(tǒng)的采煤機(jī)進(jìn)行改造，在三相異步交流鼠籠式電機(jī)中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)可以對(duì)采煤機(jī)的運(yùn)行速率進(jìn)行均勻調(diào)節(jié)。我國(guó)大多數(shù)煤礦企業(yè)的架線式牽引采煤機(jī)的功率為2×150kW，工頻的變頻電壓為460V，因此在額定轉(zhuǎn)速下可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，而將變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于其中可以有效提高電機(jī)控制效率。

2.3變頻節(jié)能技術(shù)在膠帶輸送機(jī)中的應(yīng)用

由于膠帶輸送機(jī)與提升機(jī)的工作原理類(lèi)似，因此在膠帶輸送機(jī)中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)摩擦力牽引作用的高效利用，并且通過(guò)變頻調(diào)節(jié)的功能減少設(shè)備損耗，此外，通過(guò)變頻節(jié)能技術(shù)可以對(duì)膠帶輸送過(guò)程中的驅(qū)動(dòng)機(jī)的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而減少膠帶輸送機(jī)的故障概率[1]。與此同時(shí)，通過(guò)對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，可以避免輸送機(jī)電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中的電流波動(dòng)，從而減少機(jī)械沖擊和電機(jī)發(fā)熱，提高膠帶輸送機(jī)的安全性與穩(wěn)定性，在保障設(shè)備以及操作人員安全的基礎(chǔ)上有效提高膠帶輸送機(jī)的運(yùn)行效率，以此發(fā)揮膠帶輸送機(jī)的最大作用，提高采煤、輸煤工作的效率。此外，變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦井下機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)功率同步，從而實(shí)現(xiàn)各設(shè)備之間的協(xié)調(diào)工作。

2.4變頻節(jié)能技術(shù)在流體負(fù)荷設(shè)施中的應(yīng)用

流體就是指的液體、風(fēng)等，因此流體負(fù)荷設(shè)施主要是煤礦井下機(jī)電設(shè)備中的風(fēng)機(jī)與各種泵，通過(guò)變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，可以有效降低設(shè)備轉(zhuǎn)速，但是流體輸送效率會(huì)提高，因此，通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在流體負(fù)荷設(shè)施中引入變頻節(jié)能技術(shù)可以在降低設(shè)備功率的同時(shí)提高工作效率，提高流體負(fù)荷設(shè)施的適應(yīng)能力。

3.變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦井下機(jī)電設(shè)備運(yùn)用過(guò)程中的障礙及解決方法

3.1變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦井下機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的障礙

通過(guò)本文前半部分的論述可以發(fā)現(xiàn)，將變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到煤礦井下機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行中去可以有效降低設(shè)備運(yùn)行能耗，同時(shí)提高機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率。雖然變頻節(jié)能技術(shù)在理論上具有巨大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但是在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，由于種種因素的阻礙，變頻節(jié)能技術(shù)并沒(méi)有得到很好的利用。在大型煤炭企業(yè)中，可以調(diào)集資金和人才去引進(jìn)并應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，同時(shí)還可以針對(duì)不同機(jī)電設(shè)備的實(shí)際需要對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，但是在我國(guó)的中小型煤炭企業(yè)中，由于缺乏充足的資金，往往無(wú)法引進(jìn)變頻節(jié)能技術(shù)[2]，并且由于技術(shù)上的限制，缺乏專(zhuān)業(yè)化的人才進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，導(dǎo)致變頻節(jié)能技術(shù)即使引進(jìn)了也無(wú)法達(dá)到預(yù)期的應(yīng)用效果。除了上述因素之外，變頻節(jié)能技術(shù)主要應(yīng)用于井下機(jī)電設(shè)備，但是井下機(jī)電設(shè)備的工作環(huán)境較為惡劣，往往是潮濕、地位、高壓的工作環(huán)境，因此變頻節(jié)能技術(shù)無(wú)法充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，此外，在技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，還需要考慮應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)安全隱患的可能性，在技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中需要對(duì)安全隱患進(jìn)行及時(shí)規(guī)避。需要注意的是，要想有效應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，必須針對(duì)該技術(shù)形成特定的管理制度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備、人員以及技術(shù)應(yīng)用情況的動(dòng)態(tài)監(jiān)管，但是就目前的技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，并未形成具有針對(duì)性的管理制度。

3.2變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用障礙的解決對(duì)策

針對(duì)資金問(wèn)題和技術(shù)問(wèn)題，中小煤礦企業(yè)之間可以開(kāi)展合作，共同籌集資金來(lái)引進(jìn)節(jié)能變頻技術(shù)，并且利用豐厚的待遇來(lái)吸引人才、留住人才，從而推動(dòng)變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。對(duì)于資金不足的企業(yè)來(lái)說(shuō)，也可以依附于大型煤礦企業(yè)，并派遣學(xué)習(xí)人員進(jìn)入大型企業(yè)內(nèi)部展開(kāi)學(xué)習(xí)，從而為自身引入變頻節(jié)能技術(shù)積累經(jīng)驗(yàn)。在變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，煤礦企業(yè)需要加強(qiáng)井下設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的建設(shè)，為機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行提供安全、有序的環(huán)境，同時(shí)對(duì)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的隱患做好預(yù)防工作，并且做好緊急預(yù)案。最后，煤礦企業(yè)需要針對(duì)技術(shù)應(yīng)用情況制定相應(yīng)的管理制度[3]，加強(qiáng)對(duì)于設(shè)備、人員以及技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀的管理和監(jiān)督。

結(jié)論：

簡(jiǎn)而言之，煤礦企業(yè)的發(fā)展關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)行，同時(shí)煤礦開(kāi)采又屬于高危作業(yè)，因此通過(guò)變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，不但可以降低煤礦開(kāi)采的能耗，同時(shí)還能提高煤礦開(kāi)采的安全性，提高機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而促進(jìn)煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)。

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