变频技术在煤矿机电设备中的应用

2019-08-08陈志慧

陕西煤炭 2019年4期

陈志慧

(山西省宏厦第一建设有限责任公司，山西阳泉 045008)

0 引言

变频器主要是用于电源频率的改变，由于科技的不断发展，变频器在生活和工业中均发挥出了重要作用。为了实现节约型社会的构建，促使经济得到快速发展，人们对变频节能技术的研究逐渐深入，实现了变频技术在机电设备应用中的不断改进，从而在煤矿生产方面取得了不错的效果[1-2]。但在变频技术实际应用过程中，依然存在很多问题，需要煤矿工作人员更加重视。

1 变频技术的工作原理及重要性

1.1 变频技术原理

在煤矿机电设备设计过程中，正常情况下并没有必要进行满载工作，为了促使设备满足动力要求，且不出现大规模的浪费现象，有必要在设备使用过程中加入变频技术，从而避免设备在使用过程中产生多余力矩，对设备使用寿命造成严重影响。在变频技术设计时，主要涉及到传动技术、计算机技术等，属于一门强弱电结合的综合性技术[3-4]。变频技术主要通过半导体元件对电流信号的频率进行转换，再将这些交流电转换成直流电，为设备提供动力性支持，还可以利用逆变器等设备实现对电压和电流的有效调节，从而实现各个设备的无级调速。站在另一个角度来说，煤矿机电设备所应用的变频技术主要是利用电机转速和电流频率的增长关系，对电流大小进行合理改变，以此来控制电机转速，并对机电设备进行有效控制。变频技术的使用，能够在电机运行过程中实现速度控制，可根据工作需要进行加速或减速，为实际工作的开展提供基础条件。变频器电路主要包括4部分，即整流、直流、逆变和控制，在机电设备工作过程中，各个部分相辅相成，相互配合，共同为电机提供控制指令，为节能工作的开展提供了良好保障[5]。

1.2 变频技术在煤矿生产中的重要性

随着各地区煤矿开采的逐渐深入，我国可利用的煤炭资源也在逐渐减少，煤矿市场的竞争压力越来越大，作为用电大户，煤矿企业在生产过程中能否提升节能效果，对企业未来发展影响十分严重。变频技术的出现，可以进一步提升煤矿企业的竞争力，为企业长期发展提供基础[6-7]。在当前煤矿企业发展过程中，机械设备的使用比例超过了70%，这也突出了变频技术巨大的发展潜力，对煤矿节能减排方面也提供了很大支持。除此之外，在变频技术获得人们的重视之后，可以凭借良好的可控性和节能性迅速融入到煤矿生产市场之中。但在变频技术的应用选择上，需要从多角度进行考虑，对技术的实用性、安全性等因素进行全面考察，以此来实现变频设备使用效率的全面发挥，为环保等方面的工作开展提供基础。

2 变频技术在煤矿机电设备中的具体应用

2.1 变频技术在风机中的应用

在不同时期的煤矿开采工作中，矿井的通风情况相差很多。例如，在煤矿矿井的开采中期，一般会利用频繁更换风机的方式将通风问题解决，但该种方式操作起来十分困难，还极容易导致设备出现故障，从而提升了维修人员的工作量。除此之外，很多原有的风机设备会在使用一段时间后被搁置，不仅造成了设备资源的严重浪费，设备的利用率也大幅度降低。如果能够将变频技术应用到风机之中，便可以将上述实际情况彻底改变，并将煤矿通风问题有效解决，工作实施也会变得更加方便，风机资源的浪费现象也能得到避免，在提升设备性能的同时，还能发挥出更好的节能效果。例如，在煤矿开采工作之中，如果能够对变频技术进行合理应用，煤矿整体只需要一台风机便能满足生产工作中的风量需求，从而利用简单的操作方式产生出复杂的工作效果，达到节能目的。

2.2 变频技术在提升机中的应用

由于矿井提升机的工作环境十分特殊，很多时候均是在条件复杂的情况下来开展工作，这就需要矿井提升机具备较高的应用性能，从而为相关工作的有效开展提供基础条件。在实际工作过程中，提升机需要进行重复性启动，如果调速任务较多，设备故障的发生率也会进一步被提高，将设备的整体使用寿命缩短。变频技术的应用，不仅可以促使提升机更好的满足各项工作的开展要求，还能对提升机本身提供更多的保护。在提升机中加入变频技术之后，可以有效降低调速过程中电阻的破坏率，在下放减速器过程中，电动机也会根据需要暂停运转，甚至还能将用电情况转移给电网。在变频技术应用之后，提升机的性能将会得到进一步提升，由于变频器内部软件的作用，可更好地帮助提升机完成调速，降低了设备的故障发生率。除此之外，变频技术的应用还可以帮助提升机节约更多的电能，从而达到节能目的。图1是变频技术在提升机中的具体应用流程。

图1 变频技术在提升机中的具体应用流程

2.3 变频技术在空压机中的应用

首先是空压机的启动，在传统空压机启动过程中，以直接启动方式为主，会利用转子串电阻的方式，这2种启动方式都存在不同程度上的缺陷，促使空压机在运行过程中产生大量电流，对设备造成一定损害。如果能够将变频技术应用到设备启动过程中，便能在一定程度上降低对设备的损害程度，从而实现设备使用寿命的有效延长。其次是压风系统的控制，在压风系统运行过程中，主要采用开闭环的控制方式，如果利用调节器对整个系统进行调节，相关设备便会得到重复性启动，从而导致风力产生一定变化。变频技术的应用可以促使上述情况得到明显改善，整体来看，变频设备的控制方式主要包括两种，第一种是压力闭环控制，另一种是手动调节方式。例如，很多煤矿空压机变频器的应用以富士G11S为主，该种变频器能够将两种控制方式集合在一起，保证发动机在运行过程中小于额定速度，从而降低磨损、发热等现象，为后续工作的开展提供基础。

2.4 变频技术在皮带机中的应用

相对于提升机来说，皮带机的使用功率更为巨大，各项参数指标见表1。

表1 某煤矿企业皮带机参数

皮带机在运转过程中需要对轮毂和皮带之间的摩擦力进行充分利用，而在皮带机启动过程中，需要较大的电流提供动力。目前，国内大部分皮带机都是通过液力耦合器来实现皮带机的软启动，由于启动时的电流较大，不仅为电路带来了巨大的压力变化，还会导致皮带的迅速老化。变频技术的应用，可在一定程度上提高皮带机的能源利用率，降低能源消耗量。与此同时，还能降低设备的维修费用，提升煤矿企业的经济效益。