變頻技術在現(xiàn)代煤礦機電工程中的應用
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近年來，我國的煤礦資源被不斷開采，煤礦行業(yè)的利潤越來越少，煤礦行業(yè)之間的競爭也因此越來越激烈。由于煤礦企業(yè)用電量大，因此提高煤礦生產(chǎn)機械的節(jié)能效率，能夠使煤礦企業(yè)在一定程度上節(jié)約生產(chǎn)成本，從而提高煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率。將變頻技術應用于煤礦機電工程中，能夠有效為煤礦企業(yè)節(jié)能減排，提高煤礦企業(yè)的市場競爭力。
1煤礦機電工程中變頻技術的原理概況
在實際的煤礦機電工程中，煤礦生產(chǎn)機械在正常運行的時候不需要在滿負荷的情況下進行長時間工作。因此，在滿足機械正常動力的條件下，煤礦機電工程應該盡量減少機械的耗電量，將變頻技術應用與煤礦機電工程中能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排的要求。變頻技術是一項包含多種機械技術的綜合技術，包括數(shù)控技術、電機傳動技術和電力電子技術。一般而言，變頻技術是在機械中設置半導體構(gòu)件，使工頻電流信號轉(zhuǎn)化為其他頻率，再將此工頻交流點轉(zhuǎn)化為工頻直流電，最后使用逆變器控制直流電及其電壓，從而達到對機械設備進行無極調(diào)控的目的?？偠灾?，將變頻技術應用到在現(xiàn)代煤礦機電工程中就是利用電流頻率和電機轉(zhuǎn)數(shù)之間的增長聯(lián)系，通過對直流電進行控制并調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)動速度，使電機能夠穩(wěn)定工作，提高煤礦機電設備的工作效率，減少機電設備對能源造成的浪費。
在現(xiàn)代煤礦機電工程中，許多機電設備都應用了變頻技術，使用變頻技術既可以控制調(diào)節(jié)機電設備的工作狀態(tài)，又可以利用現(xiàn)代數(shù)控技術對機電設備進行遠程控制并且對其進行智能操作。
2.1變頻技術在提升機中的應用
在現(xiàn)代煤礦機電工程中經(jīng)常會使用到提升機，提升機設備主要起運輸作用，其主要職能是將礦場中的工作人員和煤礦運送到指定地點。由此可見，提升機在煤礦生產(chǎn)的過程中占有非常重要的地位。但由于煤礦生產(chǎn)工作的速度會隨著開采速度而變化，工作人員需要對煤礦提升機設備的提升速度進行頻繁的調(diào)整，而且需要經(jīng)常開啟和關閉提升機。在傳統(tǒng)的煤礦機電工程中，煤礦提升機的調(diào)速控制原理是在電機控制電路中加入金屬電阻元件，通過調(diào)節(jié)電阻大小以調(diào)整提升機的轉(zhuǎn)速。這種傳統(tǒng)的電機調(diào)速裝置不僅耗電量大，而且會產(chǎn)生多余的熱量，對提升機設備造成損壞，而且傳統(tǒng)電機調(diào)速裝置的調(diào)速范圍十分有限，而且調(diào)節(jié)速度的精確度也較低。特別是操作人員在控制提升機下降時還需要額外使用制動裝置對提升機下降速度進行輔助控制，加大了能源的浪費；同時，會使煤礦生產(chǎn)過程產(chǎn)生危險。而在提升機中應用變頻技術，可以從根本上解決傳統(tǒng)變速裝置能耗大的問題，使提升機在運行時保持平穩(wěn)，進而消除煤礦生產(chǎn)過程中的安全隱患。在提升設備中應用變頻技術可以很大程度減少使用繼電器，減少企業(yè)維護電路所需要的費用。同時，使用變頻技術能夠更為精確地控制和調(diào)節(jié)提升機的運行速度，變頻技術可以通過修改電路命令來改變煤礦提升設備的系統(tǒng)功能。通過使用變頻技術能夠使提升設備的下降方式轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^機械摩擦控制提升機的下降速度，從而降低對設備的磨損，延長了提升機的使用時限。
2.2變頻技術在皮帶設備中的應用
在煤礦的開采和生產(chǎn)的過程中，皮帶設備正常運行所需的功率比提升機設備更大。皮帶設備在煤礦的生產(chǎn)工作中起到了傳輸功能，其工作原理是通過設備的運轉(zhuǎn)將皮帶上的煤礦運送到工程指定地點；其運行原理是通過輪轂與皮帶之間的相互摩擦從而使皮帶設備正常運行。皮帶設備需要非常大的啟動電流來能實現(xiàn)運轉(zhuǎn)，目前我國的煤礦機電工程中普遍采用液力耦合設備對皮帶設備進行軟啟動，在皮帶設備軟啟動時需求的啟動電流大，不僅會造成電路中的電壓造成較大壓力，還會對皮帶設備中零件造成嚴重的損傷。液力耦合設備在運作過程中會產(chǎn)生較多熱量，使皮帶設備內(nèi)部的溫度過高，最終增加設備機械的磨損；同時，對設備運行造成安全隱患。在皮帶設備中應用變頻技術，不但能夠取代液力耦合設備對皮帶設備進行軟啟動，而且讓皮帶設備在啟動、運行以及停止過程中保持穩(wěn)定，提高了皮帶設備的能源利用率。
2.3變頻技術在煤礦風機中的應用
隨著我國工業(yè)技術水平的不斷提高，礦井通風的設計方案種類較多，如在煤礦開采工程中期，主要通過調(diào)整煤礦風機的不同方位來保障礦井通風，但實際操作步驟較多，且容易對煤礦風機造成不必要的磨損，這在很大程度上加大了煤礦工程的維修量和維修難度。此外，傳統(tǒng)風機的使用頻率不高，會造成資源浪費，這也在一定程度上影響了煤礦機電設備的有效利用率。通過將變頻技術應用在煤礦風機中，可以有效解決煤礦開采時的通風問題，避免工作人員重復更換煤礦風機，且具有良好的節(jié)能效果。例如，煤礦開采和生產(chǎn)過程中，只需要一臺風機即可有效對礦井進行通風，且操作也十分的方便。
2.4變頻技術在煤礦空氣壓縮機中的應用
一般而言，煤礦風動機電設備的運行需要利用空氣壓縮機和交流電機，所以長時間處于全速工作狀態(tài)。目前，空氣壓縮機都采用上、下兩點式控制，也就是說交流電動機在工頻運行狀態(tài)下，若空壓機氣缸壓力達到預設值上限，空壓機關閉進氣閥，則不產(chǎn)生壓縮氣體，電動機此時為空載；若壓力下降至預設值下限，空壓機打開進氣閥，產(chǎn)生壓縮氣體，電動機此時為重載。根據(jù)煤礦機電工程實際操作情況，煤礦實際用氣量與產(chǎn)氣量很難達到一致，往往致使空壓機頻繁加載、卸載，對電網(wǎng)、電動機和空壓機造成損害。由于變頻技術具有控制精密度高、易操作以及不需要維護等優(yōu)點，所以應用于普通電動機中可以進行調(diào)速，并且在空氣壓縮機拖動負載過程中不需要進行改動，但針對不同煤礦企業(yè)的生產(chǎn)工藝要求，應當對空氣壓縮機轉(zhuǎn)速進行適當?shù)恼{(diào)整。使用變頻器驅(qū)動的方式，能夠從根本上改變傳統(tǒng)空氣壓縮機加載和卸載供氣的控制方式，通過調(diào)整電機用氣量進對轉(zhuǎn)數(shù)進行自動調(diào)控，確?？諝鈮嚎s機能夠穩(wěn)定運行，減少空氣壓縮器的啟停次數(shù)。
3結(jié)語
近年來，隨著我國變頻技術水平的不斷提高，變頻技術被應用于煤礦機電工程中的各種機電設備中，其節(jié)能效果良好，且調(diào)速性能也十分穩(wěn)定，能夠提高機電設備的使用壽命。
作者：王向東