張 一，仝瑞靈，陳 磊

山東能源棗莊礦業(yè)集團(tuán)蔣莊煤礦，山東滕州 277519

煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻技術(shù)的應(yīng)用

張 一，仝瑞靈，陳 磊

山東能源棗莊礦業(yè)集團(tuán)蔣莊煤礦，山東滕州 277519

隨著煤炭企業(yè)建設(shè)水平的提高，變頻技術(shù)憑借其良好的節(jié)能效果等優(yōu)點(diǎn)在煤礦機(jī)電設(shè)備中得到越來越廣泛的應(yīng)用。文章首先闡述了變頻節(jié)能技術(shù)的基本原理及應(yīng)用現(xiàn)狀，繼而探討了其實(shí)際應(yīng)用，詳細(xì)分析了掘進(jìn)機(jī)、提升機(jī)、皮帶輸送機(jī)、通風(fēng)機(jī)四類主要耗電煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻技術(shù)的應(yīng)用情況，指出了應(yīng)用變頻技術(shù)的必要性。

變頻技術(shù)；煤礦機(jī)電設(shè)備；應(yīng)用

我國是煤炭生產(chǎn)大國，煤炭企業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人們生活質(zhì)量的提高以及煤炭資源數(shù)量的減少，煤炭企業(yè)的競爭越來越激烈。為了尋求有力的競爭優(yōu)勢，降低能耗、提高運(yùn)作效率，響應(yīng)低碳環(huán)保號召，在煤礦機(jī)電設(shè)備中引用變頻節(jié)能技術(shù)成為越來越多煤炭企業(yè)的選擇。因而探索變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用情況具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1）具有良好的調(diào)速功能，可靠性，高效率，高功率因數(shù)。這些都是其他裝置所不具有的。在一定時間內(nèi)，變頻調(diào)速器的原理就是根據(jù)其內(nèi)的矢量控制模式，與電機(jī)的靜、動態(tài)實(shí)際參數(shù)和電機(jī)的實(shí)際負(fù)荷相結(jié)合，以在動電流小于額定電流的前提下，用矢量方式來加大其啟動力矩，使得電機(jī)的頻率逐漸增大，由零增加到正常頻率，最后對其進(jìn)行控制。對電機(jī)的控制主要是根據(jù)電機(jī)負(fù)荷的變化和實(shí)際工藝參數(shù)的變化，相應(yīng)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以此來達(dá)到電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。這樣處理，降低了電機(jī)的損耗，還能夠使得調(diào)速系統(tǒng)自動補(bǔ)償，電機(jī)的無功功率提高了電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功率因素，減少了無功損耗，使效率提高。

2）具有測控方便，保護(hù)齊全，開環(huán)閉環(huán)都可以自動制動的特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)自動化的最重要性能。

3）具有節(jié)約電能，改善工藝流程，最終提高產(chǎn)品質(zhì)量的性能，使得電機(jī)所需要的物料的流量、壓力，能達(dá)到最佳參數(shù)。這樣，不僅減少不必要的浪費(fèi)，而且調(diào)速過程本身消耗很小，無噪聲。與傳統(tǒng)調(diào)速的相比，省去了穩(wěn)定速度設(shè)備和反饋控制設(shè)備。

2 變頻技術(shù)的概況

2.1 變頻技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

機(jī)電設(shè)備作為煤礦井下作業(yè)中最主要的耗電設(shè)備，在追求“低耗能高產(chǎn)出”的煤炭企業(yè)中是最大的障礙，而變頻技術(shù)有著良好的節(jié)能優(yōu)勢，因而被越來越多的應(yīng)用到煤礦機(jī)電設(shè)備中。在我國的煤礦機(jī)電設(shè)備中，變頻技術(shù)成為重要的節(jié)能手段，它能夠有效改善機(jī)電設(shè)備的工作狀態(tài)，提高運(yùn)作效率，眾多煤炭企業(yè)在應(yīng)用變頻技術(shù)的同時又不斷尋求新突破，變頻技術(shù)將在煤礦機(jī)電設(shè)備中有著廣闊的應(yīng)用前景。

2.2 變頻技術(shù)的基本原理

變頻技術(shù)簡單來說就是改變交流電的輸出頻率，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備自動控制，降低電能損耗。變頻技術(shù)中起主導(dǎo)作用的就是變頻器，變頻器的工作電路由整流部分、直流環(huán)節(jié)部分、逆變部分、控制部分四部分組成，其工作原理就是將工頻交流電源通過整流部分轉(zhuǎn)化為直流電源，然后在直流環(huán)節(jié)部分濾波、直流儲能的作用下，再通過逆變器、控制器輸出頻率可控制的交流電，最后供給電動機(jī)。目前，隨著變頻技術(shù)的逐步優(yōu)化，功率器件更加智能化、變頻速度更加迅速化、控制更加自由化是變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用中追求的新目標(biāo)，以更好地發(fā)揮變頻技術(shù)的作用，降低機(jī)電設(shè)備的耗能、提高運(yùn)作效率。

3 煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻技術(shù)的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們意識的提高，變頻節(jié)能技術(shù)逐步進(jìn)入我國煤礦機(jī)電設(shè)備領(lǐng)域中。變頻技術(shù)憑借其良好的集成系統(tǒng)、智能化模塊、高效的運(yùn)行效率以及顯著的節(jié)能效果等優(yōu)點(diǎn)，在礦井掘進(jìn)機(jī)、提升機(jī)、皮帶輸送機(jī)、通風(fēng)機(jī)等機(jī)電設(shè)備中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

3.1 變頻技術(shù)在掘進(jìn)機(jī)中的應(yīng)用

掘進(jìn)機(jī)是礦井作業(yè)掘進(jìn)技術(shù)中最關(guān)鍵的設(shè)備，同時也是耗能最大的設(shè)備，掘進(jìn)機(jī)的工作性能好壞直接影響井下掘進(jìn)速度，掘進(jìn)機(jī)的耗能與產(chǎn)出直接關(guān)系到煤礦的生產(chǎn)效益，因而將變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到掘進(jìn)機(jī)中來，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，國內(nèi)煤礦企業(yè)中，已經(jīng)有越來越多的礦井作業(yè)將變頻技術(shù)引入到掘進(jìn)機(jī)中。掘進(jìn)機(jī)工作過程中會遇到煤巖、礦物層、斷面層等復(fù)雜地質(zhì)形貌，面對不同的地質(zhì)環(huán)境，掘進(jìn)機(jī)的工作狀態(tài)也各不相同，此時，應(yīng)用變頻技術(shù)就可實(shí)現(xiàn)對切割機(jī)自動化控制，使切割機(jī)根據(jù)切割部件調(diào)節(jié)輸出電流實(shí)現(xiàn)軟驅(qū)動，根據(jù)實(shí)際礦物層軟硬程度對掘進(jìn)機(jī)的齒輪旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行變速調(diào)節(jié)，根據(jù)實(shí)際工況對對掘進(jìn)機(jī)的行進(jìn)方向與速度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)保證平穩(wěn)進(jìn)行，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)工藝上采掘工作費(fèi)力費(fèi)電且效率低的不足。

3.2 變頻技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用

提升機(jī)在礦井作業(yè)中主要是負(fù)責(zé)人員、物料的上下提升，它的停機(jī)與啟動繁多、上下反復(fù)操作，會產(chǎn)生較大電阻、產(chǎn)生較多熱量，耗能較多。傳統(tǒng)的提升設(shè)備中，雖然在電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路內(nèi)接入金屬電阻可調(diào)速，但是提升量不足、提升次數(shù)過多的情況下，存在很大的安全隱患，且電力浪費(fèi)嚴(yán)重。通過引入變頻技術(shù)，選用四象限變頻調(diào)速系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)控制系統(tǒng)中各路元件的連貫性，針對每次的提升荷載情況調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，減小電阻，來提高提升機(jī)的工作效益。尤其是新研究出的風(fēng)光提升機(jī)變頻器等提升機(jī)專用變頻設(shè)備，更是簡化了操作流程，提高了控制精度，減小了電力的損耗。

3.3 變頻技術(shù)在皮帶輸送機(jī)中的應(yīng)用

皮帶輸送機(jī)在輸送礦料時，需要充分大的電壓啟動電機(jī)來帶動皮帶的轉(zhuǎn)動，皮帶轉(zhuǎn)動過程中摩擦阻力是主動力，因而會產(chǎn)生大量的熱量，甚至有時候皮帶輸送機(jī)無載時仍處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，這無疑都會加快皮帶的老化，影響運(yùn)輸效率。在皮帶輸送機(jī)中引用變頻技術(shù)，主要就是根據(jù)皮帶輸送機(jī)輸送貨物的多少對頻率做出相應(yīng)的改變，達(dá)到自動調(diào)節(jié)控制的目的，同時對設(shè)備力矩進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，來降低啟動電機(jī)時的大電流沖擊，減少設(shè)備熱量的釋放，使皮帶運(yùn)輸機(jī)節(jié)能高效地運(yùn)行。

3.4 變頻技術(shù)在通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

變頻技術(shù)在通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用也是越來越多，通過變頻調(diào)速，可保證通風(fēng)機(jī)在井下保持最適宜的通風(fēng)狀態(tài)，根據(jù)礦井通風(fēng)量的實(shí)際需求，控制風(fēng)機(jī)的開機(jī)臺數(shù)、通風(fēng)方向及通風(fēng)頻率，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)量的最大利用率。特別是隨著煤炭需求量的增加，礦井開挖的越來越深，通風(fēng)機(jī)更應(yīng)該保證其良好的工作性能，做好控制工作，減少能耗及機(jī)身損耗，在這樣的背景下，變頻技術(shù)可以提供最有效的技術(shù)保障。

4 結(jié)論

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、煤炭企業(yè)競爭壓力的加大，提高煤礦機(jī)電設(shè)備的運(yùn)作狀態(tài)變得越來越重要。通過變頻節(jié)能技術(shù)在掘進(jìn)機(jī)、提升機(jī)、皮帶輸送機(jī)、通風(fēng)機(jī)四類主要耗電煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用分析可以發(fā)現(xiàn)，掌握變頻技術(shù)的技術(shù)原理、推廣變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用是時代所需，對于煤炭企業(yè)發(fā)展有著重要作用。

[1]童小華，王高海.淺析礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)[J].商業(yè)文化（下半月），2012（05）：145-146.

[2]于淑珍.探討我國煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2013（04）：178-179.

[3]曹順周.變頻調(diào)速技術(shù)在礦用對旋軸流式通風(fēng)機(jī)的節(jié)能應(yīng)用與分析[J].科技信息（科學(xué)教研），2007（30）：89-91.

[4]高志明.大功率采煤機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀及研究方向[J].煤礦機(jī)電，2007（04）：102-103.

[5]許洪杰，王方紅.變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦露天生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].科技資訊，2007（21）：125-126.

[6]董恒賢，陳定永.變頻技術(shù)在孔莊煤礦的應(yīng)用[J].能源技術(shù)與管理，2007（01）：145-147.

TD6

A

1674-6708（2015）148-0097-01

張一，本科，助理工程師，山東能源棗莊礦業(yè)集團(tuán)蔣莊煤礦皮帶工區(qū)技術(shù)主管，研究方向：煤礦機(jī)電設(shè)備管理