变频技术在煤矿机电设备中的应用

2019-01-12何明军姜瑞成赵辉

魅力中国 2019年49期

何明军姜瑞成赵辉

（山东鲁能鲁西煤矿，山东济宁 272000）

我国煤炭行业作为开采煤炭资源为主的行业，是国家经济的重要支柱，为国家源源不断的供应能源。在煤矿机电设备中使用变频技术，能够有效的降低矿井提升机、采掘机等机电设备的能源消耗，提升相关机电设备的性能，对于促进煤炭行业的发展有着积极的促进作用。

一、变频技术的主要定义

一般来说，变频技术主要是针对电流频率的技术进行改变，而变频器就是一种针对变频技术进行实现的控制装置。而一般的变频器构成都比较复杂，主要包括键盘、电脑控制主板以及电容等等器件。通过合理的结合，可以使得变频器逐步改变电流频率。而从前所应用的电气设备中，对于电流频率是无法实现改变的，在相关设备运转时，转速也无法实现改变，这就使得设备寿命不断减少，电能也得到了浪费，而通过变频技术可以对于以上的问题进行有效的解决。原因在于可以针对设备实现运转速度的转变，可以根据企业的生产需求实现设备的合理调节，逐步实现电气设备整体技术含量的提升。

二、变频技术的基本作用

在煤矿生产过程中，变频技术逐步扩大应用范围，也在应用过程中稳定以及有效的发挥着作用。首先是调速，通过在提升集中采用转子串电阻的方法进行调速，利用这种方式在调度范围上比较小，同时准确率也不高，这就降低设备安全性，使得在设备使用过程中形成设备损坏，进一步降低设备使用寿命，维修费用也得以提升。而利用变频技术实现调速，在操作上相对简单，设备运行更加安全，设备损坏也会进一步降低，设备性能得以提升。第二点就是节能，在风机以及压缩机等等机电的设备中，实现调节流量的方式一般都是通过调节气门开度方式，但这会造成电能的浪费，经济效益也会进一步降低。而通过变频技术进行流量的调节，就会很大程度上避免浪费现象的发生，节能效果良好。此外，变频技术的优势还有很多，例如针对产品标准化的提升、进一步促进设备体积的减小等等，但是最主要的方面还是调速以及节能。

三、变频技术在煤矿机电设备中的应用

（一）提升机电设备中的应用

提升机在煤矿开采中的作用是将设备、物料、人员从地面输送到地下，或者把设备、人员等提升到地面，起到地上与地下的运输作用。在煤矿开采过程中，提升机每天都需要上下频繁使用，不同物资的运输对于速度的要求不同，例如设备的运输的速度要比人员运输的速度慢，如果都以运输设备的速度运输人员会降低煤矿生产的效率。并且频繁地上下操作提升机所消耗的电能非常大。所以引入变频技术，控制提升机上下运输的速度，可以满足不同运输的需求，同时还可以降低电能的消耗。此外，传统提升机在控制上下速度时会选择通过增减电机的电阻来完成速度的变化，这种方式一方面调节速度的范围较小，另一方面调速的稳定性难以保障，极易造成电阻的损坏。而引入变频技术，通过电路程式来调节提升机的速度，提高了变速的范围，并能够提升变速的稳定性，这样还可以延长提升机电机的使用寿命。

（二）皮带机中的应用

皮带机在煤矿生产中通过电机产生动力牵动皮带运转，将皮带上矿料以皮带运输。皮带运转依靠滚筒、皮带摩擦力，在皮带机启动时需要足够的电流才能使皮带运转，因此在启动过程中会占用很大功率，不利于降低能源消耗目标的实现。国内大部分的煤矿皮带机以液力耦合器实现皮带机软启动。因为启动时会产生较大的电机电流，导致电路电压不稳定，很容易损坏皮带。此外，因为会有大量热量产生于耦合器工作过程中，这样就显著提升了机器内部的油温，机械磨损遭到加剧，威胁机器设备使用安全。通过将变频技术运用到皮带机中，设备软启动功能得到实现，可以促使设备更加稳定的运行和起停。相对传统的耦合器来说，大大提高了能源的利用效率，有效地减少了能源的消耗。与此同时，还大大节约了设备维护修理的费用，能够切实保障煤矿企业的经济效益。

（三）采煤机中的应用

采煤机对于煤矿的生产有着极其重要的作用，由于采煤机必须要适应不同的采矿环境，因此采煤机必须要有较高的性能。采煤机通常是一拖一双电机控制的方式，需要用两台变频器分别对两台交流牵引电机进行驱动，然后再由两台牵引的电机实现采煤机的行走。在采煤机上应用变频技术能够对采煤机的零部件起到很好的保护，使采煤机可以长时间、连续的进行使用，在采煤机停止时对其做到很好的控制，降低可能在停止过程中出现的对采煤机零部件和电机的冲击，提高了采煤机的使用寿命，减少了对于采煤机上的成本和时间投入，进一步的优化了煤矿的采煤工艺。

（四）通风机电设备中的应用

通风机是煤矿井下作业必备的气流交换设备，他可以保证井下工作人员的有氧呼吸。由于煤矿开采在随着深度的不断加大，换气压力也越来越大，通风机的功率要求就不断的增加，所以需要通风机具有随井深加深而不断提高通风的能力，如果采用同一风速，可能造成在一定深度一下供氧不足，或者在较浅深度通风过大，造成能源的浪费。这就需要变频技术对通风机进行控制，以保证在不同深度环境下作业的人员能够拥有充足的氧气。此外，通过变频技术对通风机风量的调节，可以在一定程度上减少能源的消耗，为煤矿企业节约生产成本。