关于煤矿机电设备变频节能技术的应用探究

谷彬

(中国神华神东煤炭集团榆家梁煤矿,陕西神木 719316)

关于煤矿机电设备变频节能技术的应用探究

谷彬

(中国神华神东煤炭集团榆家梁煤矿,陕西神木 719316)

现如今经济飞速发展,带动科学不断地进步,使得我国的煤炭行业在技术上和工艺上也出现了革新,这为我国现阶段在提高经济增长做出了很大的贡献。但是,现阶段我们的能源供应和经济的发展步调不相一致,所以出现了能源供应不足使得经济发展缓慢的问题。所以,在这一条件下,技术上改革创新成为下一步的目标,然而,变频节能技术正是这一目标下的产物,它是一种特别有效的节能技术。本篇文章主要对其在煤矿中的应用进行一系列的探索与分析。

机电设备 煤矿 变频节能

1 引言

众所周知，我国的煤炭储备丰富，我国的地下有着巨大的煤矿资源。在我国的前期乃至当下，煤矿业也有着举足轻重的重要作用，对经济的发展做出巨大贡献。但是，我国现阶段的煤矿开采业却很是萧条，纵观全国的煤矿，特别是一些小煤矿，他们的开采技术很落后，而且职工的安全问题得不到有力的保证，这造成了我国的煤炭采出率低下。所以我国加大技术创新的投入，最终使得变频节能技术在各大煤矿中应用越来越多，通过我们的实践考察，变频节能技术越发成熟，在机电设备的应用中效果较佳。同时变频节能技术的出现在推动我国煤炭业的发展，提高了采煤效率，实现了真正意义上的节能和低碳，在安全上也有着巨大的意义。

2 变频节能技术的应用现状及其原理

变频节能技术在减少能源的消耗上起的的作用很是显著，同时也是这一重因素使其在国际上的关注度也在节节攀升。对于其中的变频调速技术来说，它是一种很先进的电动机驱动方式，它的优势在于它不仅能使电动机的转速最经济，同时还能达到节能的显著目标。变频调速的主要革新在于其对电力半导体器件的利用更为有效，它利用半导体的通断来控制电压和一层不变的工频交流电在一定情况下改变，让其变成电压可变或者频率可变的交流电，通常我们称这种控制装置为“变频器”。所谓变频器的工作原理如下所示：主要的方式还是由交流变直流再变交流的方式，具体说来就是通过整流器将工频交流电转变成直流电，最后在转变为电压可控或频率可控的交流电源，最后在供给电动机使用的过程。一般来说，这种变频器的电路有以下几个部分组成，分别是其控制作用的部分、其逆变作用的部分、起整流作用的部分和中间的直流部分。具体来说，起逆流作用的部分是一种三相桥式逆变器IGBT，这种逆变器的不同在于其输出的波形的脉冲宽度的，它是变频技术的核心之一，所以在变频节能技术中的地位和作用都是无与伦比的。而起整流作用的部分，它所用的是一种不可控的三相桥式整流器。下面在具体说一下中间直流部分，它的作用也比较重要，主要的作用是对无功功率的缓冲和储能并过滤脉冲波。

随着国际大环境的经济发展，近年来新的科技技术和成果迸发出现，这为变频技术的发展带来了机遇和挑战。变频技术的能够得到发展的优势在于：（1）在控制理论上，变频的控制的模式不同于以前，它得到了较为完善的改进，不仅如此，它在实践中的应用上包括矢量的控制模式和转矩的控制模式上应用非常广。（2)在器件的功率上，三相桥式逆变器(TGBT)和GTR的应用取得了很大的成功，并有着成为主流的发展趋势。(3）在调节转速的系统上，调速系统不论从准确度还是集成的程度上，都取得了很大的进步，性能也是有了较大的提高，例如在单片机中，数字信号处理器(DPS)、精简指令集计算机(RISC)等都得到了较好的应用。（4）在其功能上，现在的变频器在综合性能上越来越高，在操作上越来越智能化，现如今它不仅仅能够完成我们需要的调速，而且还能再通信和参数的识别上取得较好的效果。

3 变频节能技术在煤矿机电设备中的应用分析

随着变频节能技术被越来越多的利用，可以发现它在节能和安全上有着很大的优势。就目前来讲，它在煤矿行业中机电设备的应用就非常广泛。笔者通过大量的文献和实地的对煤矿机电设备的研究，将从其在提升机、采煤机、皮带输送机和流体负荷设备等上的应用进行一一论述。

3.1 提升机中变频技术的应用

首先，提升机在煤矿生产中的作用不言而喻，它是一种可以保障工作人员安全的机电设备，在生产过程中起着很良好的作用。比如传统的将金属电阻用于电动机转子电路中，即使是能够起到调速的作用，但是，真正的操作起来却存在很多的问题，特别是安全问题，其次就是电能的消耗量非常大的问题。然而我们现在所使用的变频节能技术实现了数字信息化控制，它是将变频防爆提升机和四象限变频调速系统协调运用，提升机的远程控制可以用输出和输入接口控制，这样做能够保证物料和工作人员的安全高效的输送。

3.2 变频技术在采煤机中的应用

随着变频技术的应用，采煤机中的变频技术也得到了一定的运用，以前的采煤机都是“一拖二”，而运用了变频技术之后可以实现“一拖一”，很大的提高了效益，现阶段我国的采煤机的运行功率大到近3000kw，相对应的电压是3300V，不仅能够在额定转速下完成恒定转矩调速，而且还能再额定转速之上时完成恒定功率调速，甚至能够实现两台变频器的转矩平衡和主从控制。在实际的运行中可以看出，四象变频器的运用可以对大倾角面的制动力矩进行调节，使得牵引速度维持不变，不会出现机器下滑的问题，这样设计的优点：可靠的调节速度、操作方便、结构简单、控制灵活等。

采煤机的控制。(1)采煤机的操作控制。首先就采煤机的停机和启动控制来说，它是将磁力启动器先导和采煤机的控制回路通过一根控制芯线来连接，组成一个远程的闭合回路。当通电后，采煤机左侧的泵电机和割电机运行，使得变压器输出575V的交流电，然后再供给变频调速电控装置。大概再过5-7s的延时后，右侧的割电机启动。停机的过程有5个部分：变频器箱盖板上的总停按钮1S2、左右端头站的总停、左右遥控器的总停。在启动的电路中接进了泵电机和割电机的温接点。同时也将瓦斯接点与其他的故障接点一起接进启动的电路中。所以，不论是那一台检测到瓦斯浓度过高或温度超限，都能断开回路，从而确保安全工作。(2)运输机控制。当操作人员将变频器腔盖上的1S3按下时，就能够在采煤机上对运输机进行停机的控制，但是也只能控制停机，不能控制运输机的启动。例如当对采煤机进行检修时，运输机应该处于关闭状态。(3)电磁阀控制。对于电磁阀来说，采煤机上所使用的是五个隔爆电磁阀，他们分别对牵引机制动闸的松、抱进行控制，对采煤机上左右摇臂的升降进行控制。具体操作如，左右摇臂的升降是通过，左右遥控器上的上行键、下行键或者是手动来实现。程序的制动是通过PLC来控制的。

3.3 皮带输送机中变频技术的应用

变频技术在皮带的传输机中的运用原理和在提升机中运用的原理的相差无几。皮带传输机的原理主要是通过发挥摩擦力的作用来实现传输的，在运用了变频技术后，它能够更好的将摩擦力的作用发挥出来，从而能够很好的实现煤炭的输送。在过去的皮带传输机中，通常是对皮带进行软启动，这样一来很容易出现一些问题，这样做会使皮带出现易老化，甚至断裂的情况。运用了新技术之后，变频技术能够将电机的启动电流降低，此外还能避免一些机械冲击和机械过热的现象。如此一来就很好的解决了功率平均和同步的问题，能够最大限度的提高传输机的效率。

3.4 流体负荷设备中变频技术的应用

流体负荷设备中变频技术的运用主要是在风机和泵中的变频调速中体现出来，就日前来说，变频调速在风机中的应用越来越广，甚至是在一些特殊的情况中也能够使用，例如煤矿。与没有改进的风机相比，改进后的实际转速降低了，能够满足煤矿中转速的需求，这样就能够实现完成正常工作的前提下减少了电能的消耗，为企业的节约了电费。变频技术在泵中的应用也数见不鲜，在煤矿给水的灵活运用就比之以前对机械的冲击大大降低，同时使得整个工艺流程变得灵活。此外，还能够实现对抽水泵的加速和减速的控制，启动和停机的控制更加灵活。能够保持井下液位不变，从而减少了泵的频繁启停和空转的时间所引起的能量消耗，而且还降低了设备的机械损耗，保障了煤炭业的高效安全运作。

4 在煤矿机电设备中变频节能技术的展望

众所周知，自从变频技术的出现，其在煤矿中的应用也越来越多，对我国的煤炭业的发展带来了强大的技术支持，因此不难看出其在未来的发展状况必将很大。同时随着我国的经济的日趋发展，煤炭业对变频技术的应用也将是一大趋势。我国的矿产资源丰富，所以在未来必会有很多的矿山需要开采，当然对机电设备的应用就不可少，所以与之对应的变频节能技术就会在节能方面发挥着巨大的作用。综上所述，未来是个技术化时代，所以变频节能技术在煤矿的设备中的应用必将前途光明。

5 结语

我国是一个地大物博，矿产资源极其丰富的国家。所以煤矿在数量和规模上都是非常大的，当然对于机电设备的使用量也就非常巨大。这就为变频技术的发展提供了肥沃的土壤。在我国，我们一直倡导节能减排、低碳环保，所以在煤炭的开采中实现节能减排、提高效率的目标就得依靠技术的革新，然而变频技术能够满足上述目标，所以在我国的煤炭业中推广这一技术，不仅为企业带来巨大的效益，甚至对我国的经济和社会的发展都具有一定的推动作用。

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[4]于淑珍.探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J]．黑龙江科技信息,2013(4).

[5]李良仁.变频调速技术与应用[M].电子工业出版社,2004.