變頻控制技術在煤礦機電設備中的應用,機械工程論文

變頻控制技術在煤礦機電設備中的應用,機械工程論文內(nèi)容摘要：煤礦生產(chǎn)作為一項高能耗的作業(yè)，它要求在盡可能提高生產(chǎn)效率的同時，也盡可能節(jié)約能耗。在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中需要運用到很多種類的煤礦機電設備，煤礦生產(chǎn)能耗主要就是來自于這些煤礦機電設備的運行能耗，所以，若想實現(xiàn)節(jié)能目的，應當要積極應用煤礦機電變頻控制技術。本文主要針對煤礦機電變頻控制技術與節(jié)能進行了分析。本文關鍵詞語：煤礦機電；變頻控制技術；節(jié)能；Abstract:Coalmineproductionisanoperationwithhighenergyconsumption,itrequirestoimprovetheproductionefficiencyasmuchaspossibleandsaveenergyconsumptionatthesametime.Manykindsofcoalmineelectromechanicalequipmentneedtobeusedincoalmineproductionoperations,theenergyconsumptionofcoalmineproductionmainlycomesfromtheoperationenergyconsumptionofthesecoalmineelectromechanicalequipment,therefore,ifenergyconservationistoberealized,thefrequencyconversioncontroltechnologyofcoalmineelectromechanicalequipmentshouldbeactivelyapplied.Thispapermainlyanalyzestheelectromechanicalfrequencyconversioncontroltechnologyandenergyconservationincoalmines.Keyword:coalminemachineryandelectricity;frequencyconversioncontroltechnology;energyconservation;我們國家地大物博、資源豐富，但同時也是一個能源消耗大國，所以一直以來都萬分重視煤礦行業(yè)的發(fā)展。在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中離不開各類煤礦機電設備，但煤礦機電設備普遍運行能耗大，有的生產(chǎn)效率也不高，極大的影響了煤礦綜合效益。后來，人們?yōu)榱私鉀Q這一問題，將變頻控制技術應用到了煤礦機電設備中，進而既有效降低了煤礦生產(chǎn)能耗，又大大提高了煤礦綜合效益。1.變頻控制技術的概念、原理及優(yōu)點〔1〕概念變頻控制技術是在當代科學發(fā)展的背景下出現(xiàn)的一種高新技術，簡單來講，其是指利用當代科技手段和設備，通過電流頻率改變實現(xiàn)節(jié)能和高效的技術。變頻控制技術能夠應用到很多行業(yè)和領域的機電設備當中，包括煤礦行業(yè)。在煤礦機電設備中應用變頻控制技術，能夠實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)能耗的降低及煤礦綜合效益的提升，因而該技術在煤礦行業(yè)中擁有著極大的發(fā)展前景。〔2〕原理變頻控制技術的基本原理是利用變頻器來實現(xiàn)對電頻頻率的控制。變頻器是一種構造比擬復雜的設備，其主要由三部分組成，這三部分分別是：電源板、電極電容及控制面板。對于一些傳統(tǒng)的機電設備而言，由于華而不實沒有使用變頻器，所以其的電流頻率是不可改變的，而只能夠長期以恒定狀態(tài)進行運行。但在恒定狀態(tài)下，機電設備無疑能耗較大，久而久之也會影響到設備的使用壽命。而假如在機電設備中應用了變頻控制技術，即便用了變頻器的話，則能夠結合實際生產(chǎn)需求來靈敏地改變設備的運行速度、調(diào)節(jié)設備的運行狀態(tài)，進而避免很多不必要的能源消耗，最終實現(xiàn)生產(chǎn)節(jié)能和提效的目的。詳細來講，應用了變頻控制技術的機電設備在運行經(jīng)過中，其所需的工頻電源首先會經(jīng)過整流裝置的處理，使本來不可調(diào)控的電壓及頻率的溝通電轉化成為可調(diào)控的直流電，然后再根據(jù)實際生產(chǎn)需求來調(diào)控直流電的幅值及頻率，最后通過逆變裝置將直流電轉化成為設備運行所需的溝通電，并用之來驅動設備進行生產(chǎn)作業(yè)。另外，一般情況下，為了充分發(fā)揮出變頻控制技術的作用，除了使用變頻器以外，還需要再配設空氣自動開關、噪聲消除器等相關輔助裝置，這樣能夠更好的保障電流輸出的安全性與穩(wěn)定性?！?〕優(yōu)點對變頻控制技術的優(yōu)點進行總結來看，其主要能夠歸結為下面四點：一是變頻器中的功率器件采用的是智能功率模塊IPM,能夠實現(xiàn)靈敏的功率變頻；二是變頻控制技術對傳統(tǒng)壓頻比的控制方式進行了不小的改良，并對控制理論進行了革新，大大擴展了相關技術的應用范圍；三是變頻控制技術作為一種高新技術，其還綜合應用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術和模糊自優(yōu)化控制技術等其他高新技術，實現(xiàn)了本身集成系統(tǒng)的集中，并還在這里基礎上發(fā)展構成了先進的專用集成電路；四是變頻控制技術同時兼?zhèn)涠喾N功能，包括調(diào)速功能、通信功能及編程序參數(shù)辨識功能等，具有著非常廣泛的綜合應用范圍。2.煤礦機電變頻控制技術與節(jié)能的詳細應用〔1〕通風機中的變頻控制技術與節(jié)能應用通風機是在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中需要運用到的一類特別重要的設備，但是以往通風機在運用中的一項難題是，通風機本身是無法進行隨機變頻的，所以往往會浪費大量的能源，不利于節(jié)能和提效。后來，隨著煤礦機電變頻控制技術的出現(xiàn)與發(fā)展，這一難題迎刃而解。在通風機中應用了變頻控制技術之后，能夠根據(jù)實際煤礦生產(chǎn)需要而靈敏調(diào)節(jié)其的電頻頻率，進而有效降低通風機運行經(jīng)過中的能源消耗，并提升其作業(yè)效率。以某煤礦的生產(chǎn)作業(yè)為例：某煤礦在生產(chǎn)作業(yè)中需要通風機到達2100m3/min的風量要求即可，但是其所應用的BDK40-6-No7型通風機的實際風量遠超這個數(shù)字，該通風機的總風量約為2970m3/min,在運行經(jīng)過中的功率約為154kW,這意味著會浪費大量無用的功率；而在該通風機中安裝了2000kW的變頻調(diào)速器，并將變頻輸出頻率設置為39Hz、輸入電壓設置為400V之后，其在實際生產(chǎn)作業(yè)中若想到達2100m3/min的風量要求只需要消耗110A的電流即可，而在運行經(jīng)過中的功率僅約75kW,與在使用變頻控制技術之前相比約可節(jié)約43%左右的電能?！?〕皮帶輸送機中的變頻控制技術與節(jié)能應用在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中，皮帶輸送機起著特別關鍵性的作用，是一類必不可少的煤礦機電設備，被譽為煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的咽喉.傳統(tǒng)的皮帶輸送機在運行經(jīng)過中主要具有電壓高、功率大等特點，因而能源消耗較大。假使皮帶輸送機的質(zhì)量和性能不達標的話，那么也將會極大的影響到煤礦生產(chǎn)效率，甚至還可能會引發(fā)一些生產(chǎn)安全問題。對于傳統(tǒng)的皮帶輸送機來講，即便其是處于輕載或者空載的狀態(tài)下，設備仍然會正常運行，這就等于浪費了很多不必要的電能，進而增加了煤礦生產(chǎn)成本，降低了煤礦綜合效益。再者，部分傳統(tǒng)的皮帶輸送機中的軟啟動裝置應用的是液力耦合器，液力耦合器的缺點在于非常容易發(fā)生電機失控現(xiàn)象，而一旦發(fā)生電機失控，則就會造成設備損壞。但若在皮帶輸送機中應用變頻控制技術的話，這些問題即可得到有效的解決。通過在皮帶輸送機中應用變頻控制技術，首先能夠對設備產(chǎn)生有力的保衛(wèi)作用，以預防其在運行經(jīng)過中發(fā)生各種各樣的故障，尤其能夠有效避免電機失控問題的發(fā)生；其次變頻控制技術還能夠幫助皮帶輸送機提升運行效率，進而提高煤礦綜合效益；當然，最重要的一點是，在應用了變頻控制技術后，能夠使皮帶輸送機在處于輕載或者空載狀態(tài)下時不會消耗大量的電能而進行運轉，進而大大降低其運行能耗，到達節(jié)能的目的。以某煤礦的生產(chǎn)作業(yè)為例：某煤礦在生產(chǎn)作業(yè)中運用的是一個由順槽皮帶、上下山皮帶、1030大巷運輸皮帶、大傾角皮帶及上倉皮帶所組成的皮帶輸送機系統(tǒng)，華而不實，井下膠帶輸送機部分固然功能完善、成本較低且維護方便，但是卻存在著電流較大的缺點；而在該設備中應用了變頻控制技術之后，其的電能消耗得到了顯著降低?！?〕礦井提升機中的變頻控制技術與節(jié)能應用礦井提升機在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中的應用非常重要，并且礦井提升機通常都是在比擬惡劣和繁重的環(huán)境下進行運行，實際運行條件非常復雜，因而必需要有效保障設備的質(zhì)量和性能，否則將會給煤礦生產(chǎn)帶來特別不利的影響。礦井提升機在實際運行經(jīng)過中，需要一直反復執(zhí)行操作和重啟命令，期間有著非常多的調(diào)速任務，這導致其非常容易在運行經(jīng)過中出現(xiàn)故障問題，而一旦設備發(fā)生故障，則會直接影響到整個煤礦生產(chǎn)作業(yè)的正常開展。所以為了解決這一問題，需要在礦井提升機中應用變頻控制技術。通過在礦井提升機中應用變頻控制技術，能夠輔助設備進行更高層次效率和高質(zhì)量的作業(yè)，并節(jié)省大量的能源消耗，有效避免因一直反復執(zhí)行操作和重啟命令而導致設備出現(xiàn)故障。另外，近年來市場上針對礦井提升機又專門研發(fā)出了一種新型風光提升機變頻器，將之應用在礦井提升機中，能夠與礦井提升機之間產(chǎn)生更高層次的兼容性，進而更好地強化礦井提升機的性能、愈加充分地發(fā)揮出變頻控制技術的優(yōu)勢，因而這種新型風光提升機變頻器將來將在礦井提升機中展現(xiàn)出愈加廣闊的應用前景。〔4〕流體負荷設備中的變頻控制技術與節(jié)能應用在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中需要運用到各種各樣的流體負荷設備，流體負荷設備是一個很大的范圍，常見的諸如風機、給水給液用泵等均屬于此類。若在風機當中應用變頻控制技術，則能夠有效降低風機的實際轉速及風壓，進而減小風機的實際輸出功率，最終到達節(jié)省風機運行電能消耗的目的。若在給水給液用泵中應用變頻控制技術，一者能夠大大提高設備的工藝系統(tǒng)控制的靈敏性，二者能夠提高抽水泵的平滑起停和加減速控制的靈敏性，進而更有效地保證井下液位的恒定性，減少因抽水泵頻繁起?；蛘咴O備空轉而造成的宏大能源浪費，以及還能夠提高設備運行的安全性與穩(wěn)定性。〔5〕井下變頻器泄漏通信綜合系統(tǒng)的應用井下變頻器泄漏通信綜合系統(tǒng)本身就是基于變頻控制技術而研發(fā)的一種綜合系統(tǒng)，其有著非常完善的服務功能及非常廣泛的應用范圍。當前在世界煤礦行業(yè)中，井下變頻器泄漏通信綜合系統(tǒng)可稱得上是變頻器通訊傳輸形式之最。該系統(tǒng)中不但應用了變頻控制技術，而且還應用了語言及數(shù)據(jù)通道，可實現(xiàn)對煤礦井下作業(yè)中各種信息信號的全面有效傳輸。該系統(tǒng)在實際運行經(jīng)過中，通過上行信號作為監(jiān)控系統(tǒng)和交換系統(tǒng)，下行信號則負責向變頻器泄漏電纜進行下行傳輸。3.結束語綜上所述，在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中離不開對各類煤礦機電設備的應用，但是傳統(tǒng)的煤礦機電設備大多運行能耗較大，進而導致了煤礦生產(chǎn)整體能耗較大。但是，自從出現(xiàn)并應用了煤礦機電變頻控制技術后，煤礦機電設備運行能耗得到了大大降低，過去的一些問題皆得到了有效解決，因而在將來煤礦行業(yè)的發(fā)展中，應當要繼續(xù)積極應用