變頻技術在現(xiàn)代煤礦機電工程中的應用研究

摘 要：近年來，隨著科學技術的不斷進步，變頻技術在我國使用范圍越來越廣泛，在我國礦山企業(yè)中很多礦山設備需要使用變頻器，變頻器具有調速、節(jié)能以及軟啟動等優(yōu)良功能。本文主要針對變頻技術在煤礦機電工程中的應用進行了相關研究。

關鍵詞：變頻技術；煤礦機電工程；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.149

0 前言

近年來，礦山企業(yè)越來越重視現(xiàn)代化生產(chǎn)，許多設備的運行都需要依靠電動機，因此這就對電動機的控制性和精確性要求會越來越高。目前世界上頻率最高的變頻器為3000k?Hz，調節(jié)二極異步電動機的速度最高為18000r/min，并且能夠使設備穩(wěn)定運行。

1 變頻技術的運行原理

變頻器的設計主要依托變頻技術的發(fā)展，變頻技術是以計算技術、電子信息技術、電機工作原理為依托，變頻技術可以將直流電流轉換成不同頻率交流電流，將不同類型的電流通過頻率轉化有效的聯(lián)系在一起。變頻技術以半導體器件設備為載體，可以改變電流的頻率而不會減少其電能，以此來控制設備。變頻器的工作原理就是先將直流電流轉化成交流電流，再將交流電流不可逆的轉化成不同頻率的交流電流，從而實現(xiàn)對不同電流要求的電器設備得以驅動。變頻技術可以保護各部分電路的正常工作，增強設備的抗干擾能力和減少設備沖擊等優(yōu)點。正是因為有這樣的優(yōu)點，變頻技術在生產(chǎn)條件要求較高的礦山企業(yè)中被廣泛地使用。

2 變頻技術在現(xiàn)代煤礦機電工程中的使用

2.1 變頻技術在提升機中的應用

我國大多數(shù)礦山企業(yè)中使用的都是立井或者斜井的方式開采，采用這兩種方式開采就必須使用提升機，提升機可以運輸設備貨物以及人員進入工作面地點。然而近些年來，隨著淺部煤礦資源的減少，越來越多的煤礦都向深部開采，因此開采難度不斷增大。對于提升機的要求也就在不斷的提高，必須對提升機運行速度和啟動關停等功能做出必要的調整，用最小的成本獲取最大效率的開采資源。因此整個提升機在礦山企業(yè)正常生產(chǎn)過程中有著不可替代的作用。傳統(tǒng)的做法是在提升機的控制電路中安裝金屬電阻元件，通過電阻可調節(jié)提升機速度，然而這種方式的速度控制不夠精確，在運行過程中會產(chǎn)生大量的熱能，影響其工作效率。在進行貨物提升工作時，需其他設備進行輔助控制，難以實現(xiàn)設備的自動化工作，這樣也勢必會對資源造成極大的浪費。同時在傳統(tǒng)提升機使用過程中，通常會用到繼電器，繼電器的高頻率使用會對電路產(chǎn)生嚴重的破壞，增加設備的維修費用。當提升機采用變頻技術以后就會大大減少繼電器的使用頻率，同時提高提升機的提升速度和控制深度的準確性，減少運行過程中的設備磨損，減少機械維修費用。

2.2 變頻技術在皮帶設備中的應用

在礦山企業(yè)運行過程中，皮帶運輸機的使用頻率會遠遠高于設備提升機。皮帶設備通常放在運輸大巷中，煤礦的開采能力在很大程度上都依賴于運輸機的輸送能力，皮帶運輸機長度常常都有幾百米，將從工作面開采出來的煤直接運送到井底車場。皮帶運輸機的工作原理是依靠皮帶與滾筒之間的摩擦運行，在皮帶運輸機剛開始啟動時，需要巨大的電流，如果不能控制啟動時的電流，那么必然會使運輸機電路和相關設備元件造成巨大損害。在運輸機運行過程中，因為皮帶的運動是依靠摩擦力來運行的，所以在皮帶與滾筒之間會產(chǎn)生很多熱量，當溫度不斷升高時，達到某一值時，就會使皮帶受到磨損，皮帶的不斷磨損會增加設備的額外運營費用，同時也會產(chǎn)生安全隱患，在皮帶運輸機中采用變頻技術可以減少運行過程中的皮帶發(fā)熱量，控制皮帶輸送機啟動時的電流，使整個機器在運行過程中穩(wěn)定運行，降低生產(chǎn)過程中的安全隱患，從而節(jié)約機器的維護費用。液力耦合設備在運行過程中也能產(chǎn)生更多的熱量，使設備內部溫度迅速升高，造成設備元件損害。然而將變頻技術運用到皮帶運輸機上，當皮帶運輸機軟啟動時并不會損害相關設備元件，同時還能讓設備在運行過程中保持穩(wěn)定，精確調節(jié)運輸機的運行速度，提高皮帶運輸機的利用率。

2.3 變頻技術在煤礦空氣壓縮機中的運用

在煤礦開采過程中，由于井下瓦斯?jié)舛确浅８?，因此在開采過程必須使用風機以減少瓦斯?jié)舛?。煤礦風機主要由空氣壓縮機和交流電動機組成，全天都處于工作狀態(tài)。目前很多類型的空氣壓縮機都會設定上下限，當工作過程中交流電機電流高于空氣壓縮機的上限時，就會使空氣壓縮機的進氣閥門關閉，那么此時空氣壓縮機就會停止供應氣體，這對煤礦生產(chǎn)來說是非常危險的，對井下工人的生命產(chǎn)生嚴重的威脅。當工作過程中交流電機電流低于空氣壓縮機的下限值時，空氣壓縮機的進氣閥就會打開，產(chǎn)生大量的壓縮空氣，電動機就處于超載工作狀態(tài)。通常井下工作中很難估計整個礦井中需要多少風量，如果空氣供應需求量與壓縮機生產(chǎn)量不匹配，那么就會影響工作面的正常生產(chǎn)，如果頻繁改變空氣壓縮機的風量供應，那么會對壓縮機造成嚴重的損壞。目前很多企業(yè)都將變頻技術運用到空氣壓縮機上，大大改善了空氣壓縮機性能，可以隨時調控空氣壓縮機產(chǎn)生的風量，避免空氣壓縮機因為經(jīng)常變換頻率而造成的損壞，同時使空氣壓縮機的操作更加方便，風量的控制和準確性能也得到了保證，便于設備的維護。在使用之前，可以根據(jù)工程地質條件設定頻率，當工作時能夠根據(jù)井下瓦斯含量自由調節(jié)風量大小。總之，變頻技術的廣泛推廣，可以改變空氣壓縮機的供氣方式，簡化操作，使空氣壓縮機能夠順利進行，減少空氣壓縮機的啟動次數(shù)和維護費用。

3 結語

進入21世紀以來，變頻技術在我國得到了大力發(fā)展，該技術特點和性能非常顯著，為礦山企業(yè)帶來了巨大的效益。本文通過簡要介紹變頻技術的基本使用原理及其在現(xiàn)代煤礦機電工程中的應用，并為礦山企業(yè)節(jié)能提供參考。

參考文獻：

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作者簡介：劉清明（1976-），男，山西柳林人，中級工程師，研究方向：礦山機電方面。endprint