变频控制技术在煤矿机电设备中的应用

发表时间:2021/5/14   来源:《科学与技术》2021年第29卷第4期   作者:蔺子轩
[导读] 随着科学技术的进步, 对煤矿机电设备的要求不断提高
        蔺子轩
        陕煤集团神南产业发展有限公司,陕西 神木 719300
        摘要:随着科学技术的进步,对煤矿机电设备的要求不断提高,不仅要保证机电设备运行的可靠性, 还要最大可能地节能。鉴于煤矿机电设备大多为大功率用电设备,节能可以创造显著的经济效益。为了达到这些要求,许多煤矿机电设备采用了变频控制技术。分析了变频控制技术的原理及优势,并介绍了其在煤矿机电设备中的应用情况,可以为认识煤矿变频控制技术提供一定的参考。
关键词:煤矿开采;机电设备;变频控制技术;节能
中图分类号:TD63   文献标识码: A  
引言
        现阶段,随着我国煤矿行业的飞速发展,新型工艺、设备与技术在煤矿行业当中被广泛运用。在传统设备当中,充分应用变频控制技术来实现对技术的创新,能够有效提升设备运行的实际作用。变频控制技术是一种通过对变频电源的应用实现对频率进行转换的过程。而我国煤矿的基数相对较多,所采用的变频器的数量也在不断提升。在一定程度上,有效提升了变频控制技术在我国煤矿机电设备当中的应用,促进变频控制技术得到一定程度上的发展。当前情况下,在信息化技术和数字技术的飞速发展的状态下,促进变频器得到更广泛地发展。本文针对变频控制技术的实际应用,有效改进了煤矿机电设备的基本性能,促进煤矿企业的工作效率的提升,在降低企业生产成本的同时,有效提升社会效益与经济效益。
        1 变频控制技术的原理简介
        变频控制技术是基于电力电子器件和微机控制技术发展起来的一种电源频率控制技术, 在变频时利用电力电子器件来控制电源的波形, 采用微机控制技术控制电源的频率, 通常采用的是交-直-交变频控制技术, 其原理如图 1 所示。由图 1 可知, 变频控制技术的电路主要分为四部分, 即整流、 直流、 控制、 逆变, 这几个部分相互作用、 相辅相成。 交-直-交变频控制技术可以分为两个过程: a)  将工频交流电转化为直流电, 这个过程称为“整流过程”; b)  将直流电转化为所需要的交流电, 这个过程称为“逆变过程”。 在变频时, 输出电源的频率可以通过电路来控制。 将变频后的电源接入到电动机,就可以实现对电动机运行的交流无极调速, 极大地方便了对机电设备运行状态的控制。

2变频控制技术的优势
         变频控制技术的优势主要体现在两方面, 一方面可以使机电设备的运行更加平稳, 另一方面可以使机电设备更加节能。 煤矿大功率用电设备较多, 在运行过程中会有大量的谐波进入到电网中, 这会导致机电设备运行时出现一定的异常, 例如振动加剧、 发热 。 交流电源经过变频后波形更加标准, 使交流电机在运行时更加平稳。 此外, 交流电机的转速与电源的频率呈线性系, 采用变频控制技术可以对电机进行无极调速, 减轻设备在启停时的振动。节能是变频控制技术最大的优势。 当电机的转速由 N1变化到 N2时, 电机的输送功率 P2/P1=(N2/N1)3。 也就是说, 当电机的转速降低 10%时, 电机的功率降低了 27%。 在很多情况下, 煤矿机电设备并不能达到满负荷状态, 例如皮带输送机等。 变频调速技术在使用过程中能够按照机电设备的工作量对速度进行调整,当机电设备的负荷低时, 可以利用变频控制技术降低电机的转速, 这样可以节省大量的电能。 经过统计,采用变频控制技术后, 机电设备将节能 30%~80%, 这可为煤矿创造可观的经济效益。
3煤矿机电设备中变频控制技术的应用分析
        3.1变频控制技术在通风机中的应用
        通风机是矿井通风的主要动力, 对煤矿的安全开采十分重要。 过去, 矿井通风机通常以恒定的功率运行, 风量调节主要靠调整风机叶片的安装角来实现,十分烦琐。 矿井通风机的工况点与通风阻力有很大的关系, 若矿井通风阻力变化, 而风量不变, 则通风机可能处于低效率工况点运行。 众所周知, 通风机消耗的电能有时会占到矿井总消耗电能的 50%以上, 导致机电设备处于低效率工况点运行时, 大量的电能被白白浪费, 降低了煤矿的经济效益。为此, 很多煤矿对矿井通风机进行了变频控制技术改造, 根据矿井通风阻力的变化来自动调节风量,这极大地改善了通风机的运行状态, 使通风机始终处于一个高效的工况点。 虽然在进行变频控制技术改造时需要投入大量的资金, 但是一两年内就可以收回成本。 经过统计, 采用变频控制技术后, 矿井通风机将节能 30%以上, 可以为矿井节省一定的运行成本。 另外, 采用变频控制技术后, 风机的运行更加平稳, 这有助于延长通风机的使用寿命, 降低通风机的维护及检修成本。
   3.2在提升机中实现对变频控制技术的应用
        在煤矿机电设备当中,提升机作为一种运输机电设备。在传统的机械设备当中,利用技术的特定功能,在金属进组当中接入电动机,并使用开关键进行对线路的接触和切除,通过改变电阻来实现对提升机的调速工作进行。要想让传统提升机正常运行,所需要运用的电能消耗相对较大,同时还会给零部件造成很大程度上的磨损,且机械在实际维修当中具有很大的困难。提升机作为一种煤矿机电设备,具有较高的危险性。一旦发生安全事故,为煤矿企业的成本带来更大的影响,直接会造成很大的经济损失。在煤矿提升机的设备升级中,通过对变频控制技术的应用,能够有效实现对设备运行的状态的控制,提高提升机在实际应用中的节能效果。除此之外,也有效加强了提升机在维修过程中的便捷性和便利性,有效提高了提升机的使用寿命。通过在提升机中对变频技术的应用,有效实现对煤矿机电设备的防护,进一步促进我国煤矿企业中,经济效益与社会效益二者之间的共同提升。
   3.3变频控制技术在皮带输送机中的应用
        皮带输送机是煤矿井下重要的煤炭运输设备, 保证其运行的可靠性对于工作面的正常回采十分重要。过去, 皮带输送机总是以恒定的功率运行, 而皮带输送机的装煤量不是固定的。 此外, 煤矿工作面并不总是处于生产状态, 在换班的一段时间内煤矿皮带机还可能处于空载状态, 导致其运行过程中有很多功率被浪费 。 电网中存在谐波, 导致皮带输送机的运行速度不稳定, 容易出现断带、 打滑事故。鉴于这种情况, 很多煤矿对皮带输送机进行了变频控制技术改造。 采用变频控制技术后, 皮带输送机运行时可以根据装煤量实时调节运行速度, 运行更加平稳和节能, 断带、 打滑以及跑偏的情况大幅度减少,这有助于延长皮带输送机的使用寿命, 降低皮带输送机的维修维护成本。
        3.4在采煤机中实现对变频控制技术的应用
        在煤矿开采进行中,由于采煤机的工作场地与工作环境都相对复杂,传统的采煤机技术都不能进行变频调速,煤矿企业要想真获得更高的经济收益,促进采煤事业的应用,就应当不断促进技术的革新。现阶段,通过对变频技术在采煤机当中的应用,实现对传统采煤工艺的优化,有效提高了采煤机的实际工作效率。而通过对变频控制技术的应用,实现了在不改变其牵引速度的前提下,实现对能源的最大化节约、这种技术的应用能够有效实现对电路的改变,在很大程度上提高采煤机的工作效率。
   结束语
        本文通过对变频控制技术的分析,并结合在煤矿机电设备中的实际应用充分展现了该项技术在实际应用中的作用。在煤矿机电设备中,通过对变频控制技术的应用,能够有效提高企业的生产效率。与此同时,还能够有效实现对资源的节约,实现了煤矿行业的可持续发展,促进绿色环保的应用。因此,变频控制技术在实际应用当中具有重要的意义,值得业内认识进行深刻探讨,并充分发挥其中的重要作用。
参考文献:
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