變頻技術在煤礦機電設備中的應用

田野

關鍵詞：變頻技術;煤礦企業(yè);機電涉設備

在中國整體經(jīng)濟實力不斷提高情況下，煤礦企業(yè)的機電設備技術水平也越來越高，借助機電變頻技術來實現(xiàn)節(jié)支降耗已經(jīng)成為煤礦控制成本的重要途徑。在提升煤礦機電設備的利用率上，變頻技術發(fā)揮了非常重要的作用，有效降低了企業(yè)成本，提高了企業(yè)的綜合實力。

一、變頻技術的使用原理

變頻技術的應用原理指的是在電壓不變的前提下，通過改變交流電頻率的方式，來實現(xiàn)對設備的自動化控制。由公式n=50f/p（n為電動機轉速，f為頻率，p為電機級數(shù)）可以看出，轉速n與頻率f成正比。在電動機級數(shù)一定時，只要改變頻率，即可改變電動機的轉速。當頻率在0～50HZ的范圍內(nèi)變化時，電動機轉速調(diào)節(jié)范圍就非常寬，變頻調(diào)速就是基于這一原理，通過改變電動機電源頻率來實現(xiàn)調(diào)速的。

在煤礦機電設備動力的設計過程中，并沒有必要讓設備在正常的使用中進行長時間的滿負荷工作，有必要將變頻技術加人到設備的使用過程中，以避免設備產(chǎn)生多余的力矩，這樣設備既能滿足工作動力的要求，又能節(jié)約能源。

二、變頻技術在現(xiàn)代煤礦機電中的應用

1、在采煤機中的應用。采煤機在一定程度上代表了煤礦設備向現(xiàn)代化、機械化發(fā)展的里程碑。因此，在煤礦開采中顯得特別重要。因大多情況下采礦機都是在惡劣環(huán)境下進行工作的，所以采礦機是一個比較復雜的系統(tǒng)，因此提高采煤機的性能就顯得尤其重要。在采煤工作中，采煤機始終占據(jù)著主力位置，只要一發(fā)生故障就會影響到整個采煤環(huán)節(jié)，導致采煤工作無法繼續(xù)進行下去，對整個煤礦產(chǎn)量造成不可估量的損失。因采煤機的重要位置使得其功能不斷改進，變得越來越強大，但是其出現(xiàn)的故障和問題也變得越來越強大，這也增加了維修難度，一旦采煤機出現(xiàn)問題就會大大降低工作效率。而隨著變頻技術的產(chǎn)生，將其應用于采煤機中形成了采煤機變頻調(diào)速系統(tǒng)。隨著該技術的不斷發(fā)展，我國的采煤技術有了巨大的進步，變頻器也得到了采煤業(yè)的廣泛應用。煤礦企業(yè)大膽嘗試，勇于創(chuàng)新，將能量回饋型四象限變頻器運用到電牽引采煤機的工作中，這一舉措不僅提高了采煤機的科技含量，同時也減少了采煤機的損壞程度，進而延長設備壽命。

2、在空氣壓縮機中的應用。變頻調(diào)控技術操作控制的精度相對較高，也容易操作，維護過程相對簡便，傳統(tǒng)煤礦開采中使用空氣壓縮機，一般情況下需要通過兩點控制模式來實現(xiàn)對礦井壓力的控制，因此壓縮設備交流電動機始終都要保持工頻運行的狀態(tài)，在空氣壓縮機長期運行的過程中，如果氣缸的壓力達到了預先設定的壓力值，那么空壓機的進氣閥就會自動關閉，這個時候壓縮機將不會再產(chǎn)生壓縮氣體，直到壓力下降到和預先設定壓力值相同的位置，壓縮機才會自行的加載產(chǎn)生壓縮氣體。但是在實際開采煤礦的過程中，需要的壓縮氣體量和壓縮機產(chǎn)生的壓縮氣體是不可能實現(xiàn)完全一致的，所以在實際的開采過程中，壓縮機勢必會不間斷在自動加載和停止運行之間轉換，但是電動機實時調(diào)速可以由變頻技術來實現(xiàn)，能夠有效的控制電極的用氣量大小，通過對用氣量大小的有效調(diào)節(jié)，能夠讓空氣壓縮機自動調(diào)控設備運轉速度，減少空氣壓縮機加載和卸載的頻率，從根本上提高設備的運轉效率。

3、在采掘機中的應用。采掘機是煤礦實際操作中所使用的主要設備，也是煤礦開采中能源消耗最嚴重的設備，采掘機的運行速度直接決定煤礦的開采效率。由于井下作業(yè)環(huán)境惡劣和很多不確定因素的存在，會遇到不同類型的巖層，針對堅硬或柔軟的巖層采掘機所使用的功率也不相同，將變頻機廣泛應用于采掘設備中，可以通過采掘機的自動化切割技術，大大降低了功率損耗的問題，提升采掘機在復雜地質條件下的工作效率，彌補了傳統(tǒng)采掘機能耗高的問題。因此，通過變頻技術可實現(xiàn)對采掘機中切割機的自動化控制，在一定程度上根據(jù)實際所輸入的電流來實現(xiàn)對切割機的控制作用。在實際采掘工程中，可根據(jù)地質的實際情況來調(diào)整切割機功率，如果遇到堅硬的地質就可加大切割機對石塊的切割效率，從而能大大提升采掘機在堅硬地質中的工作效率，而反之則可在一定程度上降低采掘機的工作功率，從而保證較低的功能損耗問題，在很大程度上彌補了傳統(tǒng)采掘工程工作中由于電力費用高且電力實際利用率低下的問題。總的來說，借助于變頻技術采掘機的實際運轉效率得到了非常大的提升。

4、在礦井提升機中的應用。目前，礦井提升機變頻技術的應用，主要以高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)為主。在礦井提升機高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設計中，一般采用單元串聯(lián)多電平能量回饋型四象限高壓變頻控制系統(tǒng)，不但提高了高壓回路與低壓控制回路之間的通訊能力，還能增強系統(tǒng)的抗干擾性和安全性，使提升全過程的位置控制、速度控制、動態(tài)畫面監(jiān)視及保護功能等功能更加完善可靠，從而改善了提升機啟動、加速、運行、減速等運行階段的性能，減少對設備、鋼絲繩的機械沖擊，增強提升系統(tǒng)的安全水平。

5、在膠帶輸送機上的應用。膠帶運輸機是煤礦煤流運輸系統(tǒng)的主要設備，通常采用交流電動機作為動力裝置，以工頻進行拖動，液力耦合器進行傳動的方式運行，但存在啟動電流大、機械沖擊大、傳動效率低等缺陷。在對膠帶運輸機進行變頻技術改造之后，就能利用變頻器來實現(xiàn)設備及系統(tǒng)的軟啟動功能，使設備及系統(tǒng)平穩(wěn)啟動運行。特別是輸送機運送距離長、傾角大、負載重，經(jīng)常存在帶載或重載啟停的情況，極易造成膠帶斷帶、跑帶等安全生產(chǎn)事故。而變頻控制的軟啟動功能，則從根本上解決了這一難題，消除了因重載啟停造成的斷帶、跑帶等安全生產(chǎn)隱患。

三、結束語

綜上所述，煤礦機電設備是礦井的用電大戶，同時又事關礦井安全生產(chǎn)。因此，為了提高機電設備的運行效率與安全性，就要注意在今后的變頻技術應用中，注重其專業(yè)化、多功能化、網(wǎng)絡化的發(fā)展需求，該技術的應用必將會推動煤礦行業(yè)的長遠發(fā)展。