變頻控制技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用,機(jī)械工程論文

變頻控制技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用,機(jī)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(yùn)用到很多種類的煤礦機(jī)電設(shè)備，煤礦生產(chǎn)能耗主要就是來自于這些煤礦機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行能耗，所以，若想實現(xiàn)節(jié)能目的，應(yīng)當(dāng)要積極應(yīng)用煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)。本文主要針對煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)與節(jié)能進(jìn)行了分析。本文關(guān)鍵詞語：煤礦機(jī)電；變頻控制技術(shù)；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(jī)電設(shè)備，但煤礦機(jī)電設(shè)備普遍運(yùn)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(shù)應(yīng)用到了煤礦機(jī)電設(shè)備中，進(jìn)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(shù)的概念、原理及優(yōu)點(diǎn)〔1〕概念變頻控制技術(shù)是在當(dāng)代科學(xué)發(fā)展的背景下出現(xiàn)的一種高新技術(shù)，簡單來講，其是指利用當(dāng)代科技手段和設(shè)備，通過電流頻率改變實現(xiàn)節(jié)能和高效的技術(shù)。變頻控制技術(shù)能夠應(yīng)用到很多行業(yè)和領(lǐng)域的機(jī)電設(shè)備當(dāng)中，包括煤礦行業(yè)。在煤礦機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用變頻控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(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(shù)在煤礦行業(yè)中擁有著極大的發(fā)展前景?！?〕原理變頻控制技術(shù)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(gòu)造比擬復(fù)雜的設(shè)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(jī)電設(shè)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(jìn)行運(yùn)行。但在恒定狀態(tài)下，機(jī)電設(shè)備無疑能耗較大，久而久之也會影響到設(shè)備的使用壽命。而假如在機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用了變頻控制技術(shù)，即便用了變頻器的話，則能夠結(jié)合實際生產(chǎn)需求來靈敏地改變設(shè)備的運(yùn)行速度、調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)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(xì)來講，應(yīng)用了變頻控制技術(shù)的機(jī)電設(shè)備在運(yùn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化成為設(shè)備運(yùn)行所需的溝通電，并用之來驅(qū)動設(shè)備進(jìn)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(shù)的作用，除了使用變頻器以外，還需要再配設(shè)空氣自動開關(guān)、噪聲消除器等相關(guān)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。〔3〕優(yōu)點(diǎn)對變頻控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)來看，其主要能夠歸結(jié)為下面四點(diǎn)：一是變頻器中的功率器件采用的是智能功率模塊IPM,能夠?qū)崿F(xiàn)靈敏的功率變頻；二是變頻控制技術(shù)對傳統(tǒng)壓頻比的控制方式進(jìn)行了不小的改良，并對控制理論進(jìn)行了革新，大大擴(kuò)展了相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用范圍；三是變頻控制技術(shù)作為一種高新技術(shù)，其還綜合應(yīng)用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模糊自優(yōu)化控制技術(shù)等其他高新技術(shù)，實現(xiàn)了本身集成系統(tǒng)的集中，并還在這里基礎(chǔ)上發(fā)展構(gòu)成了先進(jìn)的專用集成電路；四是變頻控制技術(shù)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(yīng)用范圍。2.煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)與節(jié)能的詳細(xì)應(yīng)用〔1〕通風(fēng)機(jī)中的變頻控制技術(shù)與節(jié)能應(yīng)用通風(fēng)機(jī)是在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中需要運(yùn)用到的一類特別重要的設(shè)備，但是以往通風(fēng)機(jī)在運(yùn)用中的一項難題是，通風(fēng)機(jī)本身是無法進(jìn)行隨機(jī)變頻的，所以往往會浪費(fèi)大量的能源，不利于節(jié)能和提效。后來，隨著煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，這一難題迎刃而解。在通風(fēng)機(jī)中應(yīng)用了變頻控制技術(shù)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(jìn)而有效降低通風(fēng)機(jī)運(yùn)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(fēng)機(jī)到達(dá)2100m3/min的風(fēng)量要求即可，但是其所應(yīng)用的BDK40-6-No7型通風(fēng)機(jī)的實際風(fēng)量遠(yuǎn)超這個數(shù)字，該通風(fēng)機(jī)的總風(fēng)量約為2970m3/min,在運(yùn)行經(jīng)過中的功率約為154kW,這意味著會浪費(fèi)大量無用的功率；而在該通風(fēng)機(jī)中安裝了2000kW的變頻調(diào)速器，并將變頻輸出頻率設(shè)置為39Hz、輸入電壓設(shè)置為400V之后，其在實際生產(chǎn)作業(yè)中若想到達(dá)2100m3/min的風(fēng)量要求只需要消耗110A的電流即可，而在運(yùn)行經(jīng)過中的功率僅約75kW,與在使用變頻控制技術(shù)之前相比約可節(jié)約43%左右的電能。〔2〕皮帶輸送機(jī)中的變頻控制技術(shù)與節(jié)能應(yīng)用在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中，皮帶輸送機(jī)起著特別關(guān)鍵性的作用，是一類必不可少的煤礦機(jī)電設(shè)備，被譽(yù)為煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的咽喉.傳統(tǒng)的皮帶輸送機(jī)在運(yùn)行經(jīng)過中主要具有電壓高、功率大等特點(diǎn)，因而能源消耗較大。假使皮帶輸送機(jī)的質(zhì)量和性能不達(dá)標(biāo)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(jī)來講，即便其是處于輕載或者空載的狀態(tài)下，設(shè)備仍然會正常運(yùn)行，這就等于浪費(fèi)了很多不必要的電能，進(jìn)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(jī)中的軟啟動裝置應(yīng)用的是液力耦合器，液力耦合器的缺點(diǎn)在于非常容易發(fā)生電機(jī)失控現(xiàn)象，而一旦發(fā)生電機(jī)失控，則就會造成設(shè)備損壞。但若在皮帶輸送機(jī)中應(yīng)用變頻控制技術(shù)的話，這些問題即可得到有效的解決。通過在皮帶輸送機(jī)中應(yīng)用變頻控制技術(shù)，首先能夠?qū)υO(shè)備產(chǎn)生有力的保衛(wèi)作用，以預(yù)防其在運(yùn)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(jī)失控問題的發(fā)生；其次變頻控制技術(shù)還能夠幫助皮帶輸送機(jī)提升運(yùn)行效率，進(jìn)而提高煤礦綜合效益；當(dāng)然，最重要的一點(diǎn)是，在應(yīng)用了變頻控制技術(shù)后，能夠使皮帶輸送機(jī)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(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而大大降低其運(yùn)行能耗，到達(dá)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(yùn)用的是一個由順槽皮帶、上下山皮帶、1030大巷運(yùn)輸皮帶、大傾角皮帶及上倉皮帶所組成的皮帶輸送機(jī)系統(tǒng)，華而不實，井下膠帶輸送機(jī)部分固然功能完善、成本較低且維護(hù)方便，但是卻存在著電流較大的缺點(diǎn)；而在該設(shè)備中應(yīng)用了變頻控制技術(shù)之后，其的電能消耗得到了顯著降低?！?〕礦井提升機(jī)中的變頻控制技術(shù)與節(jié)能應(yīng)用礦井提升機(jī)在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中的應(yīng)用非常重要，并且礦井提升機(jī)通常都是在比擬惡劣和繁重的環(huán)境下進(jìn)行運(yùn)行，實際運(yùn)行條件非常復(fù)雜，因而必需要有效保障設(shè)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(jī)在實際運(yùn)行經(jīng)過中，需要一直反復(fù)執(zhí)行操作和重啟命令，期間有著非常多的調(diào)速任務(wù)，這導(dǎo)致其非常容易在運(yùn)行經(jīng)過中出現(xiàn)故障問題，而一旦設(shè)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(jī)中應(yīng)用變頻控制技術(shù)。通過在礦井提升機(jī)中應(yīng)用變頻控制技術(shù)，能夠輔助設(shè)備進(jìn)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(fù)執(zhí)行操作和重啟命令而導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障。另外，近年來市場上針對礦井提升機(jī)又專門研發(fā)出了一種新型風(fēng)光提升機(jī)變頻器，將之應(yīng)用在礦井提升機(jī)中，能夠與礦井提升機(jī)之間產(chǎn)生更高層次的兼容性，進(jìn)而更好地強(qiáng)化礦井提升機(jī)的性能、愈加充分地發(fā)揮出變頻控制技術(shù)的優(yōu)勢，因而這種新型風(fēng)光提升機(jī)變頻器將來將在礦井提升機(jī)中展現(xiàn)出愈加廣闊的應(yīng)用前景?！?〕流體負(fù)荷設(shè)備中的變頻控制技術(shù)與節(jié)能應(yīng)用在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中需要運(yùn)用到各種各樣的流體負(fù)荷設(shè)備，流體負(fù)荷設(shè)備是一個很大的范圍，常見的諸如風(fēng)機(jī)、給水給液用泵等均屬于此類。若在風(fēng)機(jī)當(dāng)中應(yīng)用變頻控制技術(shù)，則能夠有效降低風(fēng)機(jī)的實際轉(zhuǎn)速及風(fēng)壓，進(jìn)而減小風(fēng)機(jī)的實際輸出功率，最終到達(dá)節(jié)省風(fēng)機(jī)運(yùn)行電能消耗的目的。若在給水給液用泵中應(yīng)用變頻控制技術(shù)，一者能夠大大提高設(shè)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(jìn)而更有效地保證井下液位的恒定性，減少因抽水泵頻繁起停或者設(shè)備空轉(zhuǎn)而造成的宏大能源浪費(fèi)，以及還能夠提高設(shè)備運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性?！?〕井下變頻器泄漏通信綜合系統(tǒng)的應(yīng)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(shù)而研發(fā)的一種綜合系統(tǒng)，其有著非常完善的服務(wù)功能及非常廣泛的應(yīng)用范圍。當(dāng)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(yīng)用了變頻控制技術(shù)，而且還應(yīng)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(yùn)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(fù)責(zé)向變頻器泄漏電纜進(jìn)行下行傳輸。3.結(jié)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(jī)電設(shè)備的應(yīng)用，但是傳統(tǒng)的煤礦機(jī)電設(shè)備大多運(yùn)行能耗較大，進(jìn)而導(dǎo)致了煤礦生產(chǎn)整體能耗較大。但是，自從出現(xiàn)并應(yīng)用了煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)后，煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)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(yīng)當(dāng)要繼續(xù)積極應(yīng)用