魏召凱

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提升，煤礦開(kāi)采技術(shù)也更加先進(jìn)，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)煤礦井下機(jī)電設(shè)備相對(duì)落后，煤炭的開(kāi)采和使用不僅要保證高質(zhì)量，還必須確保節(jié)能性和安全性。目前，節(jié)能減排已成為世界普遍關(guān)注的問(wèn)題之一，大多數(shù)國(guó)家都面臨比較嚴(yán)重的能源危機(jī)。因此，我國(guó)必須立足長(zhǎng)遠(yuǎn)，不斷升級(jí)和完善煤礦的機(jī)電設(shè)備，提高技術(shù)水平。

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

在開(kāi)采礦山中，變頻節(jié)能技術(shù)是其中之一。將變頻裝置增加于采礦裝置中，可以使應(yīng)用的電力能源減少，以減小生產(chǎn)費(fèi)用;可以結(jié)合設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀，調(diào)整其性能為最理想的狀態(tài)，以減小設(shè)備能耗，實(shí)現(xiàn)煤礦開(kāi)采環(huán)境的優(yōu)化。

1? ? 變頻節(jié)能技術(shù)

變頻技術(shù)，是把具備50 Hz的交流電通過(guò)整流元件調(diào)制為537 V的直流電，采用DSP芯片控制IGBT元件把直流電逆變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電源頻率的控制。電機(jī)的運(yùn)行速度公式為v=60f/p，f為電源頻率，p為電機(jī)的極對(duì)數(shù)，可以通過(guò)對(duì)電源頻率的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的調(diào)速。傳統(tǒng)的電力拖動(dòng)控制，電機(jī)運(yùn)行速度調(diào)整范圍較窄，使得電機(jī)運(yùn)行速度無(wú)法與煤礦生產(chǎn)要求匹配，即便采用串電阻或改變極對(duì)數(shù)的控制方式，也只能實(shí)現(xiàn)一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的調(diào)整，使得很多電能消耗到制動(dòng)電阻中。電機(jī)內(nèi)部的電能耗損比較嚴(yán)重，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)的使用壽命。

2? ? 變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用中的作用

變頻器設(shè)備是變頻節(jié)能技術(shù)的重要體現(xiàn)，此設(shè)備具體由電源裝置、電極電容裝置、數(shù)控裝置和質(zhì)量輸入裝置等部分組成。在這些設(shè)備的有效配合下，變頻器可以有效對(duì)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下的電流頻率進(jìn)行控制，從而達(dá)到改變?cè)O(shè)備運(yùn)行轉(zhuǎn)速的目的。變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于煤礦機(jī)電設(shè)備起到的作用具體如下：首先，能夠有效降低煤礦企業(yè)的運(yùn)行能耗，促進(jìn)煤炭行業(yè)由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。其次，變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用可以有效確保機(jī)電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，降低機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的設(shè)備損耗，不但有利于節(jié)約企業(yè)在設(shè)備巡檢和設(shè)備維修方面的投入，也有助于煤礦機(jī)電設(shè)備管理效能的提升。

3? ? 變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦設(shè)備中的應(yīng)用

3.1? 提升機(jī)變頻節(jié)能技術(shù)

傳統(tǒng)的提升機(jī)調(diào)速采用對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的控制方式，控制回路中采用電阻箱，并配套控制電路來(lái)控制串入電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻數(shù)量，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)速度區(qū)段的調(diào)速，但該調(diào)速技術(shù)的安全性較低，雖然有一定的電機(jī)速度控制效果，但很多電能被浪費(fèi)到電阻箱中。變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，使得提升機(jī)電機(jī)可以在不同的象限中實(shí)現(xiàn)調(diào)速，再配套控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，可以在更寬的速度區(qū)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)調(diào)速。

3.2? 流體負(fù)荷變頻節(jié)能技術(shù)

煤礦生產(chǎn)中離不開(kāi)風(fēng)機(jī)水泵類(lèi)設(shè)備，負(fù)載轉(zhuǎn)矩和電機(jī)運(yùn)行速度平方呈現(xiàn)出正比例關(guān)系，流體類(lèi)負(fù)載需要輸入較大的啟動(dòng)功率，方可以使風(fēng)機(jī)水泵設(shè)備進(jìn)入到正常工作狀態(tài)，傳統(tǒng)的流量控制通過(guò)對(duì)閥門(mén)進(jìn)行控制，采用電機(jī)恒速驅(qū)動(dòng)同樣存在著電能浪費(fèi)，也無(wú)法達(dá)到流體流量控制要求，生產(chǎn)效率不高。采用專(zhuān)用于風(fēng)機(jī)水泵類(lèi)負(fù)載的變頻器，可以更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)流體設(shè)備調(diào)速，配套控制功能可以根據(jù)生產(chǎn)需求進(jìn)行啟停和調(diào)整控制，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行速度可以合理降低，驅(qū)動(dòng)功率也會(huì)相應(yīng)的減少，可以與礦井瓦斯進(jìn)行安全閉鎖，并具備過(guò)流和斷電保護(hù)功能，可以更好地滿(mǎn)足煤礦生產(chǎn)需求，起到很好的節(jié)能效果。變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，使得煤礦風(fēng)機(jī)水泵類(lèi)設(shè)備控制更加靈活，避免由于對(duì)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生沖擊。煤礦水泵的變頻調(diào)速可以把礦井液位控制進(jìn)行結(jié)合，根據(jù)液位情況來(lái)調(diào)整水泵運(yùn)行速度，有效降低水泵空轉(zhuǎn)時(shí)間和高頻次啟停帶來(lái)的電能消耗和沖擊，在達(dá)到節(jié)能效果的同時(shí)保證煤礦的安全生產(chǎn)。

4? ? 變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用要點(diǎn)

4.1? 變頻技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用

提升機(jī)是煤礦開(kāi)采工作中關(guān)鍵性的運(yùn)輸設(shè)備，其主要功能是將大型機(jī)器等從地面運(yùn)輸?shù)降叵?。由于大型開(kāi)采設(shè)備的重力較大，并且提升機(jī)本身工作所需要的功率也較大，因此，在提升機(jī)啟動(dòng)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)題。（1）在礦井中需要隨時(shí)改變提升機(jī)的運(yùn)輸速度，而改變運(yùn)輸速度需要通過(guò)安裝設(shè)置不同的電阻來(lái)確保提升機(jī)的運(yùn)輸速度發(fā)生變化，這樣就會(huì)造成由于電阻過(guò)大引發(fā)的電能浪費(fèi)。（2）通過(guò)電阻改變通過(guò)的電流，從而改變運(yùn)輸速度過(guò)程中，提升機(jī)本身也會(huì)受到一定程度的損傷，長(zhǎng)期工作會(huì)造成提升機(jī)故障。將變頻技術(shù)應(yīng)用到提升機(jī)的工作中，可以有效減少上述問(wèn)題的發(fā)生，變頻功能代替電阻改變電流，從根本上控制電流的輸出，從而達(dá)到節(jié)能效果。變頻提升機(jī)在工作時(shí)能夠根據(jù)運(yùn)輸速度控制電流輸出，使得提升機(jī)的工作狀態(tài)更穩(wěn)定，從而延長(zhǎng)其使用壽命。

4.2? 變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦通風(fēng)設(shè)備中的應(yīng)用

通風(fēng)機(jī)主要應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的井下通風(fēng)，因?yàn)槊旱V作業(yè)的地下操作較多，所以通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率在很大程度上決定著工作效率，且對(duì)生產(chǎn)人員的人身安全有非常重要的影響。如果通風(fēng)機(jī)在使用中發(fā)生故障，就會(huì)嚴(yán)重影響煤礦的正常生產(chǎn)。如果大型通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障甚至導(dǎo)致企業(yè)的停產(chǎn)和井下事故等各種問(wèn)題。大部分煤礦企業(yè)的通風(fēng)機(jī)都處于全天運(yùn)行的狀態(tài)，因此需要消耗大量的電能。煤礦原來(lái)的工作方式為全年12個(gè)月，每月工作30天，通風(fēng)機(jī)的功率通常在500～1 000 kW范圍之內(nèi)，通常情況下通風(fēng)機(jī)會(huì)消耗掉煤礦生產(chǎn)電能的1/5以上。通過(guò)引入變頻節(jié)能技術(shù)可以有效對(duì)煤礦通風(fēng)機(jī)的工作進(jìn)行優(yōu)化，煤礦企業(yè)通過(guò)對(duì)高效高能工作的推廣并在國(guó)家法定假日實(shí)行，如此一來(lái)設(shè)備每年的休息時(shí)間可以達(dá)到2 400 h，如果保風(fēng)量為常規(guī)狀況下的85%，那么變頻節(jié)能技術(shù)在通風(fēng)機(jī)的應(yīng)用上就可以有效降低電能消耗量，下降比例高達(dá)27%。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知，變頻節(jié)能技術(shù)在通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用不僅可以對(duì)通風(fēng)機(jī)的調(diào)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行調(diào)整，還能有效促進(jìn)通風(fēng)機(jī)整體運(yùn)行效能的提升。

5? ? 結(jié)語(yǔ)

總而言之，變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用可以有效調(diào)節(jié)設(shè)備的用電情況，減少電能消耗。對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行研究，可以快速發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的問(wèn)題，并從問(wèn)題出發(fā)采取有效措施加以解決。所以，煤礦工作人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)變頻技術(shù)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，并結(jié)合設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際問(wèn)題不斷探索優(yōu)化措施和方案。

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