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摘要

該文分析了變頻節(jié)能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，論述了其在煤礦機電設(shè)備中具體應(yīng)用，展望了其未來的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞

煤礦機電設(shè)備；變頻節(jié)能技術(shù)；應(yīng)用

1變頻節(jié)能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀

在變頻技術(shù)出現(xiàn)之初，受技術(shù)條件的限制，變頻節(jié)能技術(shù)并沒有被貿(mào)然引入，隨著變頻技術(shù)的發(fā)展及成熟，其在煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用才普及開［1］。變頻技術(shù)最早應(yīng)用于采煤機、皮帶輸送機、提升機、空壓機等，經(jīng)過一段時間的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用變頻技術(shù)改造后的設(shè)備，其能耗遠(yuǎn)低于、效率遠(yuǎn)高于改造前，且設(shè)備更不容易磨損，實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的雙重提升，從另外一個側(cè)面也說明變頻節(jié)能技術(shù)能提高煤礦機電設(shè)備的性能。變頻技術(shù)的應(yīng)用，使得交流電的固定頻率成為一種能被機電設(shè)備充分利用的變動資源，這是其與傳統(tǒng)的交流電最大的不同之處，具體表現(xiàn)為：①從IGBT、GTR基礎(chǔ)上發(fā)展起來的智能功率模塊IPM能增加變頻的功率。②采用了矢量控制和轉(zhuǎn)矩控制，通過改進(jìn)壓頻比（U/f）來擴(kuò)展變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用范圍，使得控制理論進(jìn)一步向前發(fā)展。③革新了模糊自優(yōu)化控制和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)了數(shù)字信息處理技術(shù)的向集成化發(fā)展，使得，完成了技術(shù)的跨越發(fā)展，從單片機發(fā)展為高級專用集成電路（AsIc）、精簡指令集計算機（Iuse）、數(shù)字信號處理器（DPS）。④變頻技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了調(diào)速功能，還逐漸發(fā)展出編程序參數(shù)辨識、通信等功能。

2變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中的應(yīng)用

變頻節(jié)能技術(shù)主要應(yīng)用于采煤機、流體負(fù)荷設(shè)備、提升機以及皮帶輸送機，不僅減少能源消耗，還提升應(yīng)用煤礦機電設(shè)備的安全性。本文結(jié)合了筆者實際的工作經(jīng)驗并在查閱大量權(quán)威文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上來論述變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中的具體應(yīng)用

2.1變頻技術(shù)在提升機中的應(yīng)用在很長的一段時間內(nèi)，為了實現(xiàn)傳送速度的控制，電動機轉(zhuǎn)子電路串接金屬電阻以實現(xiàn)調(diào)速的目的，但該種方法存在電能消耗更大、安全隱含依舊存在的問題。變頻技術(shù)的出現(xiàn)與成熟很好地解決了上述問題，應(yīng)用變頻技術(shù)后可配合應(yīng)用提升機的變頻防爆提升機與交流四象限變頻調(diào)速系統(tǒng)［2］（如圖1），輔助用計算機即可完成對提升機的數(shù)學(xué)信息化控制，繼而實現(xiàn)了提升機的遠(yuǎn)程控制，不僅提升減少了對電能的消耗，還提升了提升機運行的安全性。

2.2變頻技術(shù)在采煤機中的應(yīng)用隨著變頻技術(shù)的發(fā)展與成熟，采煤機變頻調(diào)速系統(tǒng)以從從前的“一拖二”升級至“一拖一”，越來越成熟完善。國產(chǎn)電牽引采煤機的變頻器電壓是380V，最大行走功率為2×100kW，能在額定轉(zhuǎn)速、恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速下實現(xiàn)臺變頻器之間的轉(zhuǎn)矩平衡和主從控制以及恒定功率調(diào)速。從具體的應(yīng)用情況來看，對于傾角較大的工作面，采煤機如果采用四象限變頻器調(diào)速電進(jìn)行牽引可對制動力矩進(jìn)行大范圍的調(diào)節(jié)，保證了即使不增加牽引速度機器也不會出現(xiàn)下滑跑車的現(xiàn)象［3］。總的來說，采煤機應(yīng)用變頻技術(shù)后，除了結(jié)構(gòu)能進(jìn)一步簡化，還具備控制靈活、操作方便、速度調(diào)節(jié)可靠的優(yōu)點。

2.3變頻技術(shù)在皮帶輸送機中的應(yīng)用變頻技術(shù)在皮帶輸送機、提升機的應(yīng)用原理相同。皮帶輸送機主要任務(wù)是運送井下煤炭，在這個過程中煤炭受到向下的重力，垂直皮帶的彈力以及與皮帶運動速度相同的摩擦力，其中垂直皮帶的彈力與皮帶張力大小相同，方向相反，使得皮帶能被支撐輥輪帶動，而與皮帶運動速度相同的摩擦力使得煤炭不從皮帶上滑落，繼而完成煤炭的向上輸送，具體應(yīng)用機制如圖2。在很長的一段時間內(nèi)，皮帶輸送機主要采用液力耦合器實現(xiàn)軟啟動，但這種啟動方式會加速皮帶的老化和斷裂，影響煤體運輸。變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，使得機械沖擊、機械發(fā)熱等現(xiàn)象明顯減少，電機啟動時電流也更加的穩(wěn)定，使得運輸更加的同步及運輸功率更加平均，極大地提升了皮帶機的傳送功能。

2.4變頻技術(shù)在流體負(fù)荷設(shè)備中的應(yīng)用風(fēng)機、泵是最主要的流體負(fù)荷設(shè)備，其對變頻技術(shù)的應(yīng)用最具有代表性。由于變頻技術(shù)的優(yōu)勢較為明顯，目前絕大多數(shù)風(fēng)機都采用變頻調(diào)速，甚至出現(xiàn)了能適應(yīng)特殊煤礦環(huán)境的變頻調(diào)速裝置。在同樣的工況下，經(jīng)變頻技術(shù)改造后風(fēng)機的最低轉(zhuǎn)速明顯低于改進(jìn)前，不僅減低了企業(yè)的電費支出，還使得風(fēng)機更加適應(yīng)礦井特殊的工況。在礦區(qū)給水、給液用泵中變頻調(diào)速同樣具有廣泛的應(yīng)用，極大地提升工藝系統(tǒng)控制的靈活性，減低了設(shè)備的機械沖擊，這使得設(shè)備的使用壽命更長［4］。此外，抽水泵使用變頻技術(shù)后，其平滑起停、加減速的控制將更加的靈活，減少了頻繁起停和泵空轉(zhuǎn)時間，避免了電能的消耗和設(shè)備的磨損，同時也可使得井下液位處一直處于恒定狀態(tài)，這減少能耗及設(shè)備維護(hù)費用的基礎(chǔ)上提高了煤礦作業(yè)的效率和安全性。

3變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中的應(yīng)用前景

由于節(jié)能、安全，煤礦機電設(shè)備應(yīng)用變頻技術(shù)是未來煤礦行業(yè)發(fā)展的整體趨勢。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展以及我國經(jīng)濟(jì)的騰飛，變頻節(jié)能技術(shù)已在煤礦機電設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用，但其仍具有較大的應(yīng)用前景。這是因為我國仍舊有許多煤礦要開發(fā)，且機電設(shè)備的種類和數(shù)量也越來越豐富，這就使得變頻節(jié)能技術(shù)有較大的可能應(yīng)用于新的機電設(shè)備。此外，基于提高舊設(shè)備利用率的目標(biāo)，許多老舊設(shè)備需要應(yīng)用變頻技術(shù)進(jìn)行改造。

4結(jié)束語

在煤礦開發(fā)中需要應(yīng)用到大量的機電設(shè)備，基于提高生產(chǎn)安全性的目標(biāo)，舊的機電設(shè)備需應(yīng)用變頻技術(shù)進(jìn)行改造，新的設(shè)備從設(shè)計之初就引入了變頻技術(shù)。從實際的工作經(jīng)驗來看，變頻技術(shù)的應(yīng)用也的確提升設(shè)備運行的安全性，且也很好地契合了國家節(jié)能減排的要求。所以說，煤礦企業(yè)應(yīng)用變頻技術(shù)兼具經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，應(yīng)給予足夠的重視。

【參考文獻(xiàn)】

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［2］王金龍.淺談煤礦機電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用［J］.商品與質(zhì)量：學(xué)術(shù)觀察，2012（10）：52-52.

［3］索少龍.探討變頻節(jié)能技術(shù)在我國煤礦機電設(shè)備中的應(yīng)用［J］.中國機械，2015（9）：192-193.

［4］溫勇.煤礦機電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用分析［J］.河南科技，2013（15）：117-118.

作者：王芹 單位：太原正越工程設(shè)計有限公司