導(dǎo)語(yǔ)：淺談煤礦機(jī)電設(shè)備及變頻技術(shù)的應(yīng)用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：煤礦生產(chǎn)的機(jī)械化使得生產(chǎn)的效率和安全性大幅度提高，但傳統(tǒng)的煤礦機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)還存在著各種問(wèn)題，嚴(yán)重制約了煤礦生產(chǎn)效率的進(jìn)一步提高。因此，有必要從根本上解決這些機(jī)電設(shè)備運(yùn)行中的問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的高產(chǎn)高效。分析了煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，并將變頻技術(shù)引入機(jī)電設(shè)備控制中來(lái)解決這些問(wèn)題，可以為煤礦生產(chǎn)的現(xiàn)代化提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：煤礦；機(jī)電設(shè)備；電壓波動(dòng)；變頻技術(shù)

中國(guó)煤礦目前已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化開(kāi)采，生產(chǎn)效率和安全性大幅度提高。在煤礦機(jī)械化開(kāi)采過(guò)程中，機(jī)電設(shè)備發(fā)揮了關(guān)鍵作用，但是傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)還存在一些問(wèn)題，嚴(yán)重制約了中國(guó)煤炭行業(yè)的繼續(xù)發(fā)展。因此，有必要解決這些機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)煤礦開(kāi)采的高產(chǎn)高效[1-2]。設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題主要體現(xiàn)在能耗、故障率及安全性方面，而解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵就是要采用變頻技術(shù)。運(yùn)用變頻技術(shù)，可以對(duì)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，改善機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，從而提高設(shè)備的安全性。本文分析了傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，并分析了變頻技術(shù)在改善機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)方面的應(yīng)用。下面將圍繞這兩個(gè)方面展開(kāi)論述。

1機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

1.1設(shè)備運(yùn)行受電網(wǎng)電壓波動(dòng)影響較大。煤礦的機(jī)電設(shè)備多為工頻交流電設(shè)備，在電網(wǎng)電壓比較穩(wěn)定時(shí)，設(shè)備運(yùn)行比較平穩(wěn)。但是煤礦一些機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生諧波，這些諧波注入到電網(wǎng)中會(huì)引發(fā)電壓的波動(dòng)。這些波動(dòng)會(huì)影響機(jī)電設(shè)備的電磁場(chǎng)，使得設(shè)備運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)一些異常情況。另外，一些機(jī)電設(shè)備會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)加劇的現(xiàn)象，輕則會(huì)引起機(jī)電設(shè)備發(fā)熱嚴(yán)重，影響設(shè)備的性能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致設(shè)備的軸承斷裂。雖然電網(wǎng)諧波在短期內(nèi)不會(huì)對(duì)機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生影響，但是從長(zhǎng)期來(lái)看會(huì)縮短機(jī)電設(shè)備的壽命，會(huì)對(duì)煤礦的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生很大的影響。1.2設(shè)備的能耗較高。隨著煤礦生產(chǎn)的現(xiàn)代化，對(duì)一些機(jī)電設(shè)備的技能指標(biāo)要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)機(jī)電設(shè)備的能耗非常高，主要是由于機(jī)電設(shè)備不能根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整輸出功率，總是以額定功率輸出，很多電能被浪費(fèi)。例如：皮帶輸送機(jī)在運(yùn)行時(shí)，每個(gè)時(shí)間段內(nèi)的運(yùn)輸量是不同的，若以恒定的功率運(yùn)行，則在輕載時(shí)很多電能會(huì)被白白浪費(fèi)[3]。雖然也有一些方法可以用來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)電設(shè)備的輸出功率，但是這些方法并沒(méi)有降低電能的消耗，只是將多余的功率消耗在其他調(diào)節(jié)設(shè)備上。1.3設(shè)備的啟停沖擊大。在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，有很多設(shè)備需要頻繁地啟停，例如礦井提升機(jī)、皮帶輸送機(jī)等。傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備啟動(dòng)方法在控制設(shè)備啟停時(shí)，不能有效地控制設(shè)備的電流或電壓，使得機(jī)電設(shè)備容易受到很大的沖擊。機(jī)電設(shè)備在受到?jīng)_擊負(fù)載的作用下，很容易發(fā)生一些難以控制的事故，例如提升機(jī)在停止時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致鋼繩斷裂，皮帶輸送機(jī)在啟動(dòng)時(shí)功率突然增加會(huì)引發(fā)斷帶問(wèn)題。造成這種現(xiàn)象的原因是在啟動(dòng)設(shè)備時(shí)電流急劇變化，設(shè)備突然承受一個(gè)很大的沖擊載荷。

2變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用分析

通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn)，造成機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行中存在一些問(wèn)題的主要原因是電流或電壓不能滿足設(shè)備高性能運(yùn)行的要求。針對(duì)這些問(wèn)題，引入變頻技術(shù)來(lái)對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行改造就可以解決。變頻技術(shù)的主要原理是通過(guò)整流和逆變技術(shù)來(lái)改變工頻交流電的頻率，如圖1所示。在工頻交流電的頻率改變后，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備功率的線性控制，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。此外，在變頻過(guò)程中由于應(yīng)用了整流和逆變技術(shù)，可以很好地濾除電網(wǎng)中的諧波，使設(shè)備的輸入電壓更合理。下面將分析變頻技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中一些重要機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用，主要為礦井提升機(jī)、礦井通風(fēng)機(jī)和皮帶輸送機(jī)。2.1礦井提升機(jī)中變頻技術(shù)的應(yīng)用。礦井提升機(jī)是煤礦生產(chǎn)中一種重要的設(shè)備，其主要負(fù)責(zé)人員、材料以及煤炭的運(yùn)輸，在運(yùn)行過(guò)程中需要頻繁地啟停和調(diào)速。在過(guò)去，提升機(jī)調(diào)速主要是靠切換相應(yīng)的擋位來(lái)完成的，這些擋位與提升機(jī)轉(zhuǎn)子上串的電阻連接，主要通過(guò)調(diào)節(jié)電路中的電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種方式雖然操作簡(jiǎn)單，但是會(huì)浪費(fèi)許多電能在電阻上，而且電阻由于長(zhǎng)期發(fā)熱嚴(yán)重很容易出現(xiàn)損壞，因此這種調(diào)速方式十分不經(jīng)濟(jì)。此外，由于不能實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)的無(wú)極調(diào)速，導(dǎo)致設(shè)備啟停時(shí)產(chǎn)生較大的晃動(dòng)，對(duì)提升機(jī)的運(yùn)行十分不利。鑒于這些問(wèn)題，煤礦多對(duì)提升機(jī)進(jìn)行變頻技術(shù)改造，如圖2所示。在進(jìn)行變頻技術(shù)改造后，提升機(jī)能實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，避免了大量的電能浪費(fèi)在電阻上。由于實(shí)現(xiàn)了無(wú)極調(diào)速，設(shè)備的運(yùn)行更加平穩(wěn)，使得設(shè)備可靠性得到明顯的提升。最重要的是，變頻技術(shù)不采用機(jī)械開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)速，極大地避免了因設(shè)備損壞而引發(fā)安全事故[4]。2.2礦井通風(fēng)機(jī)中變頻技術(shù)的應(yīng)用。礦井通風(fēng)機(jī)是通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)力循環(huán)的主要?jiǎng)恿?lái)源，保證其安全運(yùn)行對(duì)于礦井的安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。在礦井提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，若電網(wǎng)的電壓波動(dòng)較大，很容易造成通風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中風(fēng)扇葉片晃動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)通風(fēng)安全事故。此外，在通風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中需要對(duì)工況點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，否則會(huì)使通風(fēng)機(jī)的耗能增加。傳統(tǒng)的通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)葉片的安裝角來(lái)實(shí)現(xiàn)的，調(diào)節(jié)時(shí)十分不方便，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間。在一些特殊情況下，通風(fēng)機(jī)需要停止時(shí)不能對(duì)其風(fēng)速進(jìn)行控制，導(dǎo)致產(chǎn)生較大的沖擊電流注入到電網(wǎng)中，對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生了較大的沖擊。在對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻技術(shù)改造后，通過(guò)改變電壓的頻率就可以對(duì)通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高了通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，降低了電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的影響。與此同時(shí)，由于通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性更高，極大地延長(zhǎng)了通風(fēng)機(jī)的使用壽命，降低了通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)成本，提高了煤礦的經(jīng)濟(jì)效益。2.3皮帶輸送機(jī)中變頻技術(shù)的應(yīng)用。皮帶輸送機(jī)是煤礦井下重要的運(yùn)輸設(shè)備，在運(yùn)行時(shí)通過(guò)皮帶的摩擦力將煤炭運(yùn)輸?shù)骄系孛妫\(yùn)輸?shù)某掷m(xù)性非常強(qiáng)。在過(guò)去，皮帶輸送機(jī)的調(diào)速是通過(guò)輸送機(jī)上的液力耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種調(diào)速方式雖然能實(shí)現(xiàn)皮帶的調(diào)速功能，但是對(duì)皮帶的沖擊較大，容易造成皮帶斷裂，存在較大的安全隱患。雖然采用了單片機(jī)控制器來(lái)控制主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，但是在開(kāi)機(jī)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流，這會(huì)造成啟動(dòng)時(shí)電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，皮帶會(huì)承受較大的拉力，不利于皮帶輸送機(jī)的正常運(yùn)行。在進(jìn)行變頻技術(shù)改造后，可以在啟動(dòng)時(shí)以一個(gè)較低的頻率來(lái)控制皮帶輸送機(jī)，一方面可以保證皮帶輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)所需要的轉(zhuǎn)矩，另一方面可以避免啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生較大的沖擊電流。

3結(jié)語(yǔ)

在煤礦機(jī)械化開(kāi)采過(guò)程中，機(jī)電設(shè)備發(fā)揮了關(guān)鍵作用，但是傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)還存在一些問(wèn)題，嚴(yán)重制約了中國(guó)煤炭行業(yè)的繼續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行中存在的主要問(wèn)題為受電網(wǎng)電壓波動(dòng)影響較大、能耗較高以及啟停沖擊大等。為了解決傳統(tǒng)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行中存在的問(wèn)題，可以采用變頻技術(shù)控制。分析了變頻技術(shù)在礦井提升機(jī)、礦井通風(fēng)機(jī)和皮帶輸送機(jī)中的應(yīng)用，可以為煤礦機(jī)電設(shè)備的高效運(yùn)行提供一定的參考。

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作者:戴晶晶 單位:同煤集團(tuán)機(jī)電裝備有限責(zé)任公司