變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程運(yùn)用淺析

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摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的高速發(fā)展，對(duì)煤礦資源的需求量持續(xù)增加，各種煤礦開采工程越來越多，對(duì)煤礦開采要求不斷提升。為了進(jìn)一步提升煤礦機(jī)電工程運(yùn)行效果，可以將變頻技術(shù)合理應(yīng)用其中，讓各種煤礦機(jī)電設(shè)備可以根據(jù)使用要求，對(duì)自己的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)。為此，筆者將要在本文中對(duì)變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程中的運(yùn)用進(jìn)行探討，希望對(duì)促進(jìn)我國煤礦開采事業(yè)的發(fā)展，可以起到有利的作用。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；煤礦機(jī)電工程；運(yùn)用

一、前言

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，煤礦機(jī)電設(shè)備技術(shù)進(jìn)步非常迅速。煤礦產(chǎn)業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的過程中，發(fā)揮著非常重要的作用，其能夠在一定程度上決定我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)煤炭的需求量持續(xù)增加，對(duì)煤炭資源開采提出了更高的要求。為了提升煤礦開采生產(chǎn)效率和質(zhì)量，可以將變頻技術(shù)應(yīng)用到煤礦機(jī)電工程實(shí)際運(yùn)行過程中，在提升設(shè)備能源利用率的同時(shí)，還能提升設(shè)備的運(yùn)行效果，能夠根據(jù)生產(chǎn)需要，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)節(jié)。

二、變頻技術(shù)的工作原理分析

為了保證機(jī)電設(shè)備運(yùn)行可以滿足煤礦開采的實(shí)際需要，可以在煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過程中，將變頻技術(shù)合理應(yīng)用其中，提升能源利用率，保證設(shè)備可以得到連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，降低設(shè)備運(yùn)行損耗。在變頻技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，其直接使用半導(dǎo)體元件對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過整流裝置將交流電變換成直流電，然后通過逆變系統(tǒng)的應(yīng)用，將直流電變換成交流電，能夠根據(jù)設(shè)備實(shí)際使用需要，對(duì)交流電的頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，讓機(jī)電設(shè)備可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要合理進(jìn)行調(diào)速，從而滿足生產(chǎn)的具體要求。

三、煤礦生產(chǎn)中加強(qiáng)變頻技術(shù)應(yīng)用的重要性

在煤礦資源不斷減少的今天，企業(yè)面臨的競(jìng)爭(zhēng)壓力越來越大。通過對(duì)提升機(jī)的使用，可以將貨物或者人員運(yùn)送到指定的地點(diǎn)，給開展煤炭開采工作提供必要的便利。隨著社會(huì)對(duì)煤炭資源量的持續(xù)增加，淺部煤炭資源的開發(fā)量持續(xù)增加，資源量持續(xù)減少。為了獲得更多的煤炭資源，就需要對(duì)深部煤炭資源進(jìn)行開采，開采難度不斷增加。因此，為了進(jìn)一步將提升機(jī)的價(jià)值發(fā)揮出來，降低提升機(jī)運(yùn)行能耗，就需要合理做好提升機(jī)運(yùn)行速度的控制。在提升機(jī)運(yùn)行速度調(diào)節(jié)的過程中，過去經(jīng)常是通過在提升機(jī)控制電路中安裝電阻元件來實(shí)現(xiàn)的，導(dǎo)致提升機(jī)運(yùn)行過程中能耗相對(duì)較大，對(duì)整個(gè)工作的開展帶來了不利的影響。煤礦企業(yè)在實(shí)際運(yùn)行過程中，消耗的電能是非常巨大的，耗電量可以占到煤礦企業(yè)生產(chǎn)電量的一半以上。因此，通過提升機(jī)的運(yùn)行效率，對(duì)降低煤礦企業(yè)生產(chǎn)能耗具有非常重要的意義，還能在這個(gè)過程中避免對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。通過在煤礦機(jī)電設(shè)備當(dāng)中應(yīng)用變頻設(shè)備，還可以進(jìn)一步提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，提升對(duì)環(huán)境的保護(hù)力度。通過合理對(duì)變頻技術(shù)進(jìn)行使用，還能在一定程度上減少對(duì)電能的使用，這是當(dāng)前煤礦企業(yè)非常重要的發(fā)展方向，為未來煤礦開采提供動(dòng)力。煤礦開采具有較大的特殊性，在變頻技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，需要對(duì)各種因素綜合進(jìn)行考慮，這樣才能將變頻技術(shù)作用更加充分發(fā)揮出來。

四、變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機(jī)電設(shè)備中的實(shí)際使用

（一）皮帶機(jī)對(duì)變頻技術(shù)的應(yīng)用

帶式輸送機(jī)又被稱為皮帶機(jī)，其主要是利用電動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)，在煤礦開采過程中主要是完成對(duì)相關(guān)材料的運(yùn)輸。通過對(duì)軟啟動(dòng)控制器的使用，可以有效降低皮帶機(jī)啟動(dòng)過程中所需要消耗的電量。在傳統(tǒng)皮帶機(jī)啟動(dòng)的過程中，需要消耗大量的電能，電網(wǎng)電壓波動(dòng)也相對(duì)劇烈，通過將變頻技術(shù)應(yīng)用到皮帶機(jī)當(dāng)中，可以進(jìn)一步提升皮帶機(jī)啟動(dòng)的穩(wěn)定性，能夠?qū)崿F(xiàn)緩慢加速啟動(dòng)，對(duì)電能的消耗可以得到顯著的降低，對(duì)電網(wǎng)的保護(hù)效果得到提升。在皮帶設(shè)備運(yùn)行的過程中，其是依靠皮帶和滾筒之間的摩擦力來傳遞動(dòng)力。在皮帶機(jī)啟動(dòng)的瞬間，皮帶和滾筒之間容易出現(xiàn)滑動(dòng)的現(xiàn)象，皮帶與滾筒接觸部位摩擦非常劇烈，溫度會(huì)急劇增加，對(duì)皮帶的使用壽命會(huì)造成非常直接的影響。一旦摩擦量超過了一定程度，就容易導(dǎo)致皮帶磨損嚴(yán)重的情況發(fā)生。通過將變頻技術(shù)應(yīng)用到皮帶機(jī)當(dāng)中，可以實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)的緩啟動(dòng)，能夠讓皮帶以相對(duì)較小的加速度啟動(dòng)，避免皮帶和滾筒相互打滑情況的發(fā)生，進(jìn)一步延長(zhǎng)皮帶的使用壽命，避免皮帶接觸部位發(fā)熱情況的發(fā)生，將皮帶運(yùn)輸機(jī)的功能完全發(fā)揮出來。

（二）變頻技術(shù)在采煤機(jī)當(dāng)中的應(yīng)用

變頻裝置在采煤機(jī)當(dāng)中的應(yīng)用，可以采用機(jī)載系統(tǒng)和非機(jī)載系統(tǒng)。機(jī)載系統(tǒng)是直接將變頻系統(tǒng)安裝在采煤機(jī)機(jī)身上。非機(jī)載系統(tǒng)實(shí)際將變頻系統(tǒng)安裝在順槽當(dāng)中，這兩種方式使用效果差異相對(duì)較大。在機(jī)載系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的過程中，其是利用電纜來傳遞電能的，電能傳輸效率會(huì)更高。通過將變頻設(shè)備安裝在機(jī)械裝置上，可以更加及時(shí)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備作業(yè)當(dāng)中存在的異常，然后及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，避免由于裝置故障導(dǎo)致事故的發(fā)生。采煤機(jī)屬于大型設(shè)備，其體積相對(duì)較大，在運(yùn)行過程中容易產(chǎn)生比較強(qiáng)烈的震動(dòng)，如果振動(dòng)過于強(qiáng)烈容易導(dǎo)致變頻裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)出現(xiàn)嚴(yán)重的異常，且由于作業(yè)環(huán)境過于復(fù)雜，直接導(dǎo)致設(shè)備設(shè)計(jì)難度較大。非機(jī)載系統(tǒng)的變頻裝置與采煤機(jī)分離，且由于機(jī)身自身振動(dòng)影響較小，不存在機(jī)載系統(tǒng)運(yùn)行過程中過于明顯的缺點(diǎn)，能夠有效保證煤礦挖掘作業(yè)的便利性，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也相對(duì)容易。但由于變頻設(shè)備與采煤機(jī)直接通過電纜進(jìn)行連接。煤礦作業(yè)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，在實(shí)際作業(yè)過程中容易出現(xiàn)電纜彎曲或者電纜接地等，對(duì)煤礦安全作業(yè)容易構(gòu)成一定的威脅。非機(jī)載系統(tǒng)和機(jī)載系統(tǒng)都有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行針對(duì)性的選擇。

（三）在提升機(jī)中的應(yīng)用

在煤礦開采作業(yè)過程中，提升機(jī)主要用于材料以及人員的運(yùn)輸，在整個(gè)礦井運(yùn)輸作業(yè)過程中發(fā)揮著非常重要的作用。在傳統(tǒng)提升機(jī)作業(yè)的過程中，需要將電阻器接入到轉(zhuǎn)子電路當(dāng)中，然后通過控制器和接觸器來對(duì)電阻器進(jìn)行截流，從而達(dá)到調(diào)速運(yùn)行的作用。在實(shí)際進(jìn)行使用的過程中，經(jīng)常會(huì)由于相關(guān)因素的影響導(dǎo)致事故情況的發(fā)生，如電阻消耗過度、散熱量不能達(dá)到要求等。在使用電阻進(jìn)行調(diào)速的過程中，其調(diào)速范圍相對(duì)較低，對(duì)設(shè)備的操作精度造成了直接的影響。在減速機(jī)減速的過程中，應(yīng)該保證系統(tǒng)當(dāng)中具有低頻電源或者直流電源，在電源切換過程中容易導(dǎo)致設(shè)備損壞情況的發(fā)生，能量浪費(fèi)問題也相對(duì)比較嚴(yán)重，對(duì)礦井作業(yè)安全效果有著非常直接的影響，對(duì)礦井經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響較大。通過將變頻技術(shù)合理應(yīng)用到提升機(jī)當(dāng)中，可以從根本上避免上述問題的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行無極調(diào)速，提升設(shè)備運(yùn)行性能，該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：一是在對(duì)設(shè)備運(yùn)行速度和制動(dòng)控制的過程中，采用了電氣控制系統(tǒng)，能夠有效避免電氣磨損現(xiàn)象的發(fā)生，設(shè)備壽命可以得到顯著提升。二是如果提升機(jī)運(yùn)行在負(fù)力狀態(tài)下，可以直接通過回饋制動(dòng)的方式來將能量反饋給電網(wǎng)，在節(jié)能能量的同時(shí)，還可以保證系統(tǒng)運(yùn)行安全性。三是控制精度更高。變頻器各方面的性能非常優(yōu)異，通過對(duì)內(nèi)部程序調(diào)整，就可以非常方便實(shí)現(xiàn)各種功能，并不需要對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行大量的改動(dòng)，使用非常方便，非常適合在礦井提升設(shè)備當(dāng)中進(jìn)行使用。

（四）變頻技術(shù)在空氣壓縮機(jī)中的應(yīng)用

由于煤礦作業(yè)的特殊性，在實(shí)際作業(yè)的過程中往往需要一定的風(fēng)動(dòng)機(jī)電設(shè)備，空氣壓縮機(jī)便是其中一種，在煤礦安全生產(chǎn)過程中發(fā)揮著不可替代的作用。空氣壓縮機(jī)通常會(huì)采用兩點(diǎn)模式，在空氣壓縮氣缸內(nèi)部壓力接近設(shè)定壓力之后，空氣壓縮機(jī)的氣閥就會(huì)關(guān)閉，電動(dòng)機(jī)這個(gè)時(shí)候就會(huì)在空載狀態(tài)下運(yùn)行。如果氣缸壓力低于設(shè)定壓力，壓縮機(jī)就會(huì)向氣缸中打氣。在空氣壓縮機(jī)實(shí)際運(yùn)行過程中，其進(jìn)氣量和產(chǎn)氣量控制難度相對(duì)較大，壓縮機(jī)頻繁加載和卸載的問題比較嚴(yán)重，電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)較大。通過將變頻技術(shù)合理應(yīng)用到空氣壓縮機(jī)當(dāng)中，可以對(duì)壓縮機(jī)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，避免壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)頻繁加載和卸載的問題，提升壓縮機(jī)的實(shí)際使用壽命。

（五）在通風(fēng)機(jī)當(dāng)中的使用

隨著巷道掘進(jìn)深度的不斷增加，風(fēng)井壓力會(huì)隨著變大，風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率也會(huì)相對(duì)比較高。只有保證風(fēng)機(jī)高效、穩(wěn)定運(yùn)行，才能保證礦井生產(chǎn)的安全性。通過將變頻技術(shù)應(yīng)用到通風(fēng)設(shè)備當(dāng)中，可以根據(jù)巷道實(shí)際通風(fēng)需求來調(diào)節(jié)風(fēng)量，提升能源利用率。通過對(duì)風(fēng)逆變器進(jìn)行改造，可以直接實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的軟啟動(dòng)，避免電流過大造成設(shè)備損壞問題的發(fā)生。在通常的情況下，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度較低，這樣可以進(jìn)一步延長(zhǎng)設(shè)備壽命，降低設(shè)備運(yùn)行成本。另外，為了提升生產(chǎn)效率，很多時(shí)候采用兩臺(tái)設(shè)備同時(shí)工作的情況，通過讓兩臺(tái)電機(jī)運(yùn)行在相同的頻率段，可以進(jìn)一步保證電路使用的安全性。

（六）變頻技術(shù)在水泵當(dāng)中的應(yīng)用

在進(jìn)行礦井開采的過程中，隨著礦井深度的不斷增加，很容易遭遇到地下水流經(jīng)的線路，如果在實(shí)際開采過程中出現(xiàn)了水流經(jīng)線路突然截?cái)嗟默F(xiàn)象，就容易導(dǎo)致礦井中出現(xiàn)大量積水的問題。如果在出現(xiàn)該問題后不能及時(shí)進(jìn)行處理，地下水滲入到井壁上容易導(dǎo)致礦井塌方情況的發(fā)生，對(duì)工作人員的生命安全構(gòu)成非常直接的威脅。同時(shí)，地下水具有一定的導(dǎo)電性，在實(shí)際地下作業(yè)過程中往往需要使用到導(dǎo)電線路，如果導(dǎo)線某些部位裸露在空氣當(dāng)中，一旦與地下水進(jìn)行接觸，就容易導(dǎo)致漏電情況的發(fā)生，對(duì)礦井人員生命安全構(gòu)成非常直接的威脅，如果電流過大，甚至?xí)?dǎo)致爆炸事故的發(fā)生。從這些地方可以看出水泵的作用是非常明顯的，其可以更進(jìn)一步保障礦井作業(yè)人員的安全。在水泵運(yùn)行過程中，其消耗的電能是非常巨大的，通過將變頻技術(shù)合理應(yīng)用其中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水量的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，在保證泵水量的同時(shí)，還能進(jìn)一步節(jié)省對(duì)電能的使用。

五、變頻節(jié)能技術(shù)的發(fā)展要求

在變頻節(jié)能技術(shù)不斷成熟的今天，其在礦井作業(yè)中的應(yīng)用持續(xù)增加，對(duì)技術(shù)應(yīng)用要求持續(xù)提升。但由于煤礦作業(yè)的特殊性，對(duì)變頻技術(shù)的應(yīng)用有著不同的要求。另外，在能源形勢(shì)越來越緊張的今天，對(duì)煤礦企業(yè)開展節(jié)能生產(chǎn)要求持續(xù)提升，對(duì)相關(guān)設(shè)備開展節(jié)能改造已經(jīng)成為重要的發(fā)展方向。礦井作業(yè)環(huán)境相對(duì)比較復(fù)雜，空氣當(dāng)中含有一定比例的瓦斯和粉塵，如果這些物質(zhì)的濃度超過了一定的范圍，就容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。為了提升變頻設(shè)備使用的安全性，就需要認(rèn)真做好相關(guān)變頻設(shè)備的開發(fā)工作，保證這些設(shè)備可以在礦井作業(yè)中安全、穩(wěn)定運(yùn)行。變頻技術(shù)在各種領(lǐng)域中的應(yīng)用持續(xù)增加，發(fā)揮的作用也越來越大，但不能忽視其在應(yīng)用中實(shí)際出現(xiàn)的各種問題，設(shè)備能源利用率還不夠高。為了有效解這些問題，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)變頻技術(shù)的研究工作，進(jìn)一步加強(qiáng)變頻矢量控制技術(shù)的研究，在提升設(shè)備能源利用率的同時(shí)，還能進(jìn)一步提升設(shè)備控制效果。認(rèn)真做好工作人員的培訓(xùn)工作。由于變頻技術(shù)的特殊性，其對(duì)操作人員有著一定的要求。為了保證技術(shù)的應(yīng)用效果，就需要認(rèn)真做好操作人員的培訓(xùn)工作，讓他們掌握必要的專業(yè)知識(shí)和技能，能夠根據(jù)設(shè)備使用要求，對(duì)設(shè)備開展相關(guān)操作，將設(shè)備的作用充分發(fā)揮出來。

六、結(jié)語

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，對(duì)開展煤礦開采提出了更高的要求。為了進(jìn)一步提升煤礦機(jī)電設(shè)備使用效果，可以將變頻技術(shù)合理應(yīng)用其中，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行的連續(xù)調(diào)速控制，保證設(shè)備控制的精準(zhǔn)程度，同時(shí)降低設(shè)備使用成本。

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作者:陰鵬飛 單位:鄂爾多斯市國源礦業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司