变频节能技术在煤矿机电设备中的应用

2016-02-05张俊宝

中国设备工程 2016年15期

关键词：交流电采煤机变频

张俊宝

（山东东山王楼煤矿有限公司，山东济宁 272063）

变频节能技术在煤矿机电设备中的应用

张俊宝

（山东东山王楼煤矿有限公司，山东济宁 272063）

在煤矿机电设备中运用变频节能技术，能够显著降低大型机械设备的功耗，从而实现能源节约的目的。煤矿机电设备内部采用频率、高压不可调的交流电作为电源，通过整流电设备的处理，将电力转化为变频状态下频率、电压可调的交流电。使用变频系统，重点在于优化控制电路回路结构，完善运行指令的反应系统，确保变频指令控制能够精准有效。本文从煤矿机电设备中变频节能技术的运用细节展开讨论，提出几点有利于变频节能技术顺利实现的可行性建议。

变频节能；煤矿机电设备；工作原理；内部结构

1 在煤矿机电设备中应用变频节能技术的重要意义

在煤矿机电控制设备中运用变频节能技术，能够显著提高煤矿机电设备的工作效率，从而实现节能的目的。打造煤矿机电变频节能技术体系，技术人员需要从变频整体工作原理出发，进行节能系统功能开发的深度分析，以提升变频技术的运用效果。

提高煤矿机电设备的采煤效率，矿下作业人员应该建立标准化的采煤质量标准化管理系统。建立煤矿作业区检查结果上报的制度，强化煤矿区安全质量标准化检查与记录，对煤矿自查档案和季度检查档案进行深入统计分析。在新的煤炭交易环境中打造常态化的交易模式，地区企业应该引进先进的采煤技术，使用先进的设备提升煤炭开采的效率，保障开采活动的安全性，相关部门应该认真思考如何重新构建煤炭结构体系的创新工作。

2 变频节能技术在煤矿机电设备中的应用分析

2.1 煤矿机电调控系统参数分析与功率保障

传统的煤矿机电调控系统难以满足现在生产环境的需要，技术人员应该运用新的可调交流电技术，实现对于机电系统运行状态的调节。在变频节能技术整体工作体系中，由控制电路板块发送各种运行指令，对煤矿机电设备的运行状态进行控制。

通过逆变器的深度转化，最终实现对于机电系统中频率和电压的有效调节。优质的变频调速电机应该满足一定的参数技术标准，符合国家相关部门对于采煤机等特种作业设备的技术规定。考核煤矿机电设备采煤机运行状态的重要指标，就是要分析参数，了解调速电机设备负载率、功率因素和效率之间的关系是否合理。

传动电机的热继保护需要使用复合材料，提升煤矿机电设备核心部件的抗熔化能力。这里的热继电器也可以采用电机保护开关来代替，将热继电器安装在电机附近。变频调速机器的负载率为0%时，其功率因数为0.20，调频做功的效率为0；变频调速机器的负载率为25%时，其功率因数为0.5，调频做功的效率为0.78；变频调速机器的负载率为50%时，其功率因数为0.77，调频做功的效率为0.85；变频调速机器的负载率为75%时，其功率因数为0.85，调频做功的效率为0.88；变频调速机器的负载率为100%时，其功率因数为0.89，调频做功的效率为0.875。

矿下作业人员应该对采矿环境进行整顿，注意控制风井局部巷道变形的问题，解决巷道壁出现的片帮现象，防止出现机电运行故障导致的分路不通问题。

2.2 变频节能技术的热继电器功能开发

由基建队负责对采煤环境进行整改，防止副井挡车装置不齐全和未连锁出现的机电系统故障问题产生。其中，技术人员应该对信号系统进行优化，通过操作台来控制1井PLC、2井PLC两个信号系统。在额定电压6KV，交流电为50HZ的系统中，通过对HD9X四象限状态下的调速系统联合应用，实现对于滑动变阻器QF关节进行有效调节。

根据电容震荡频率抖动情况，进行波形电路图的分析，对采煤机的减速机进行优化，通用结构的煤矿机电设备分度头为100°，编码仪为100°2′01″，优化之后的新型结构采煤机设备分度头为100°，编码仪为100°0′05″。

采用新型的机电设备参数识别技术，能够显著提升机械设备的控制灵敏程度。将电机保护开关安放在矿用机械系统的触点位置，这里的热继电器还可以采用电机保护开关代替控制的方法，安装在电机设备附近。根据编码仪图像分析的情况，进行装机最大功率的控制，煤矿开采场地最大适应采高应该符合工作面长度的设计要求。在整个煤矿电机系统中采用“一拖一”的调速方式，降低机电设备的调速负荷，从而有效降低机电设备过热的情况产生。

采用热继电器感应装置对供电系统的电流、电压进行采集和分析，适度调节煤矿系统中的开采方式，确保机器加速生产时出现流量过大的问题烧坏机电设备。

采用热继电器运行控制技术，防止煤矿机电设备在空转或者减速运行时电压过大问题的产生。通过热继电器调节作用，对机电系统的运行参数进行分析，进行设备运转状态的调节，能够显著降低整个机电系统功能损耗。防止由于电阻调节失当，造成的总功率与运行系统所需动力不匹配的问题。

运行系统总功率的调节设计，需要根据现场的情况作出适当调整，从而实现降低能耗提升工作效率的目的。

2.3 变频技术的减速机系统优化分析

由于煤矿垮塌事故的频繁发生，在煤矿开采活动中，使用变频节能技术显著提升开采安全性。技术人员应该对现行的变频技能技术进行整体分析，并且根据节能系统的工作原理进行煤矿开采方案的设计。

采用性能更加突出的减速机，对采煤机的运行状态进行控制。传统的煤矿机电设备在变频处理方面不够合理，导致采煤机煤斗上升的速度不够均匀，容易发生倾斜和摇晃。有些采煤机系统的变频技术不稳定，导致运转过程中运煤斗出现骤升骤降的问题，对周边的工作人员造成人身伤害。使用液压站来控制传送滚动，将采煤机的线体进行减速控制，才能够保证采煤活动中运行正常，避免由于牵引不良引发的钢线划跑现象产生。

煤矿机电变频节能技术系统的内部结构比较复杂，我们以使用50HZ的交流电为例，整流用晶体闸管将交流电进行初步处理，并且在逆变器的作用之下，进行任意频率交流电的转化。变频节能技术系统内部中的脉冲发生器，对煤矿机电设备的运转效果起到了重要影响。对脉冲发生器的功率进行改变，从而优化变频节能技术的内部做功结构。在变频系统的整条控制电路中，使用频率、电压可调的交流电，在逆变器的做功转换下，调整煤矿机电设备的输出波形。

使用变频减速机系统对采矿机电设备进行性能优化，将逆变器的输出波形控制为脉冲宽度相等的标准波形，一般为PWM波形，提升煤矿机电设备运行稳定性。

3 国内国外煤矿机电设备性能要点的对比分析

我们分析国内和国外的采煤机主要技术参数，对煤矿机电设备的主要参数进行对比，发现国内的机电设备在装机功率上与国际先进水平差别不大，但是在机器的最大牵引速度上还存在着显著的差距。

其中，国内最大的装机机率为2630kW，最大的适应采煤高度为6.5m，煤矿机械设备适应工作面的长度为300m，机电设备的最大牵引速度为28～30m/min。国外的采煤机电设备在性能上更加优越，国外采煤设备的最大装机机率为2690kW，最大的适应采煤高度为6.5m，煤矿机械设备适应工作面的长度为450m，机电设备的最大牵引速度为30～32m/min。

综合分析国内机械和国外机械的技术参数和做功流程，我们发现国内的机电设备电阻过大，机电系统中功率调节系统不够强。而国外的采煤机设备使用了更加先进的变频技术，性能更加优良的逆变器能够进行滑动电阻的电路系统处理。推行煤矿几点设备的变频节能技术研究，技术人员应该采用电容震荡频率分析法，对电路系统逻辑控制方法进行优化。在波形处理活动中，技术人员应该做好分频处理工作，显著提升变阻器的灵敏程度。