煤礦機電設備中變頻技術(shù)的應用分析

鞠志勇

[摘 要]為了尋求有力的競爭優(yōu)勢，降低能耗、提高運作效率，響應低碳環(huán)保號召，在煤礦機電設備中引用變頻節(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)在煤礦機電設備中的應用情況具有重要的現(xiàn)實意義。

[關(guān)鍵詞]煤礦；機電設備；變頻技術(shù)

中圖分類號：TD63 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）21-0380-01

引言

煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)乎國計民生，隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級，國家對于節(jié)能減排投入大量的財力、物力、人力，人們對于生存環(huán)境的要求進一步嚴格，第二產(chǎn)業(yè)面臨著重要的歷史性轉(zhuǎn)折，以煤礦為代表的相關(guān)產(chǎn)業(yè)逐漸向高效、低能、無污染方向發(fā)展。變頻技術(shù)應運而生，人們對于變頻技術(shù)的了解局限于小家電中，煤礦機電設備中變頻技術(shù)的應用是煤礦產(chǎn)業(yè)走向可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

一、變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)點

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，與電機的靜、動態(tài)實際參數(shù)和電機的實際負荷相結(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，使得電機的頻率逐漸增大，由零增加到正常頻率，最后對其進行控制。對電機的控制主要是根據(jù)電機負荷的變化和實際工藝參數(shù)的變化，相應調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速，以此來達到電機運行的穩(wěn)定性。這樣處理，降低了電機的損耗，還能夠使得調(diào)速系統(tǒng)自動補償，電機的無功功率提高了電力網(wǎng)絡系統(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，保護齊全，開環(huán)閉環(huán)都可以自動制動的特點，是實現(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，使得電機所需要的物料的流量、壓力，能達到最佳參數(shù)。這樣，不僅減少不必要的浪費，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)定速度設備和反饋控制設備。

二、煤礦機電設備中變頻技術(shù)的應用

1、變頻技術(shù)在空壓機中的應用

變頻技術(shù)在空壓機中的應用主要有兩個方面，一個是空壓機的啟動，另一個是壓風系統(tǒng)的控制，我們來分別了解一下這兩方面。

（1）空壓機的啟動

以往的空壓機啟動中，多采用直接啟動的方式，或者是用轉(zhuǎn)子串電阻啟動的方法，這兩種啟動方法存在著一定的缺陷，使空壓機啟動時產(chǎn)生大電流，對機電設備造成了一定的損害，降低了設備的利用率。將變頻技術(shù)利用到設備的啟動上，就會減少啟動時對設備的損害，從而延長了設備壽命；

（2）壓風系統(tǒng)的控制

在壓風系統(tǒng)中，以往采用的是開環(huán)控制方式，利用調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)整個系統(tǒng)，這個過程當中會重復地啟動相關(guān)設備，使得風力會產(chǎn)生變化，不利于保持設備的恒壓，這樣對機電設備本身造成了一定的損害，同時也增添了維修費用。將變頻技術(shù)利用到設備改造中，就會改變這種狀況，變頻設備有兩種控制方式：一種是壓力閉環(huán)控制，利用這種方式進行系統(tǒng)控制時，壓力變送器能夠及時對設備壓力進行檢測，然后與規(guī)定值比較，再利用兩者的差值進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，這樣就保證了設備的恒壓狀態(tài)；另一種是手動調(diào)節(jié)的方式，在電機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方面，變頻器也可以運用電位器來手動調(diào)節(jié)的，這種方式一般用在壓力變送器出現(xiàn)故障的時候。為了方便操作，在變頻器控制柜上設置了復位按鈕，一旦變頻器發(fā)生故障，就可以利用復位按鈕來進行修復。無論是利用壓力閉環(huán)控制還是手動調(diào)節(jié)的方式都能夠提高設備的利用率，減少了設備的維修量，對空壓機設備具有重要意義。

2、變頻技術(shù)在空壓機中的應用

傳統(tǒng)的煤礦機電設備中空壓機的運行方式存在一定的問題，使用直接啟動或者用轉(zhuǎn)子串電阻起動的方式時，初始電流大，頻率不穩(wěn)定，波動幅度大，對電網(wǎng)和機械設備造成的沖擊和損耗非常強烈，極大地縮短空壓機機電設備的使用壽命。傳統(tǒng)的壓風系統(tǒng)采用的是開環(huán)控制的方式，頻繁地起動設備和電動機，這種方式不能提供恒壓供風，而且設備損耗也大幅度增強。變頻技術(shù)在空壓機的應用中，可以提供壓力閉環(huán)控制及開環(huán)控制手動調(diào)節(jié)兩種控制方式的選擇，設備運轉(zhuǎn)時，通過壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以自主根據(jù)差值調(diào)節(jié)空壓機轉(zhuǎn)速，工作人員可以便利地在變頻器控制柜上保持空壓機的供風壓力恒定為設定值。變頻技術(shù)將對空壓機的工作頻率做出最為及時和準確的監(jiān)控，當空壓機的壓力、溫度等參數(shù)超過高限值或出現(xiàn)斷水信號時，變頻運行將自動地停在空壓機設備中，使用變頻技術(shù)可以及時有效地掌握空壓設備的具體運轉(zhuǎn)狀態(tài)，配以先機的預警裝置，既可以實現(xiàn)遠程控制，同時可以保證機械設備的穩(wěn)定性、安全性。

3、變頻技術(shù)在皮帶機中的應用

煤炭企業(yè)還要使用大功率的皮帶機來完成礦料運輸工作，必須要依靠電機帶動皮帶轉(zhuǎn)動，因此煤炭企業(yè)要使用足夠大的電流來啟動電機，帶動皮帶運轉(zhuǎn)。由于傳統(tǒng)的液力藕合器會使電路電壓發(fā)生較大變化，因此大大降低皮帶使用年限，同時使用液力藕合器還會產(chǎn)生大量熱量，加速了皮帶老化速度。為了延長皮帶使用壽命，技術(shù)人員可將變頻技術(shù)應用于皮帶機中，以此實現(xiàn)皮帶機的軟啟動，進而確保皮帶機平穩(wěn)運行，降低電能消耗。通過調(diào)查可知，將變頻技術(shù)應用于皮帶機中后，藕合器能量和能源的利用效率大大提高。另外，設備維修費用大大降低，使煤炭企業(yè)獲得較多的經(jīng)濟效益。

4、變頻技術(shù)在水泵中的應用

水泵將機械能裝換為液體能量，以抽送液體為目的。水泵不僅可以用來輸送液體，而且能夠?qū)崿F(xiàn)液體增壓，它在礦區(qū)給水、給液中發(fā)揮著重要作用。在以往的工作中，泵空轉(zhuǎn)時間相對較長，在頻繁的起停工作中容易發(fā)生故障，同時也耗費了大量的電能。將變頻技術(shù)運用到泵中可以有效的提高設備運行率，減少設備故障的發(fā)生，同時能夠起到很好的節(jié)能效果，操作起來也非常簡單。其中中國礦業(yè)大學設計出了一套煤礦井下排水泵站的監(jiān)控系統(tǒng)，這在提高水泵性能方面有很好的效果。將變頻器利用到水泵中，可以給水泵的起停減速，使井下液位達到恒定，減少了泵的空轉(zhuǎn)時間，起到了很好的節(jié)能效果。

5、在流體負荷設備中的應用

變頻節(jié)能技術(shù)在流體負荷設備中的應用主要體現(xiàn)在風機和泵所采用的變頻調(diào)速。在風機中變頻調(diào)速的應用越來越多，同時出現(xiàn)了為煤礦特殊環(huán)境專門設計的變頻調(diào)速裝置。改造后的風機，實際轉(zhuǎn)速較改進前最低轉(zhuǎn)速卜降了很多。電機實際輸出功率為改進前前導器半關(guān)閉時的1/3風量和風壓，更加適合礦井特性，每年可節(jié)約大量的電費。而變頻調(diào)速在礦區(qū)給水、給液用泵中應用靈活，明顯降低了設備的機械沖擊，增加了工藝系統(tǒng)控制的靈活性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。可以靈活的控制抽水泵的平滑起停、適時加減速，保證了井下液位的恒定，降低了水泵空轉(zhuǎn)時問和頻繁起停帶來的大量能耗，機械設備的損耗也相應降低，保證了生產(chǎn)的安全高效運行。

結(jié)語

要想實現(xiàn)煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，就要積極采取對策預防煤礦機電事故發(fā)生。因此，通過增強員工安全意識、合理使用機電設備、加強機電部門管理、提升工作人員素質(zhì)，最終能切實有效地預防機電事故的發(fā)生，促進煤礦可持續(xù)發(fā)展。當今時代，技術(shù)是決定一個企業(yè)發(fā)展速度的重要因素，對于煤炭企業(yè)來說，應切實將變頻技術(shù)合理應用于煤礦機電設備中，以此提高煤礦機電設備運行精度，簡化煤礦機電設備操作步驟，降低煤炭企業(yè)能源消耗，延長煤礦機電設備使用壽命，從而讓煤炭企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

參考文獻

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【2】劉學偉變頻技術(shù)的使用原理及在煤礦機電設備中的運用研究[J].數(shù)字化用戶，2014，11（18）：135-136