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变频技术在煤矿机电设备的作用

摘要:随着我国经济的持续高速发展,我国对煤炭的需求量与日俱增,尤其是在电能生产企业,为了提高我国煤炭生产的产能,各种煤矿企业也开足了马力进行生产。在煤矿生产环节中,提升运输机、井下通风设备、井下排水设备以及瓦斯排放设备都离不开大型电动机。这些设备能否正常运行直接关系着煤矿生产的安全,其运行效率高低直接关系着企业的经济效益。这些设备所用到的电机在过去都使用定频供电,电机的转速不能根据生产需要进行实时调整,因此它们的工作效率普遍不高,在启停阶段还会给设备带来额外的冲击,非常容易对设备造成损伤,给企业生产带来安全隐患。变频技术的出现极大地改变了这一情况,不仅降低了设备的能源消耗,还给设备运行带来了额外的好处,本文对该技术在煤矿机电设备中的应用进行简单介绍,希望对推广该技术在煤矿企业中的应用可以起到积极作用。

关键词:变频器;节能;机电设备

随着近些年来自动化技术、电子半导体技术、智能微控制技术的不断发展,煤矿机电设备的技术也得到了很大的提高。煤矿生产企业主要是借助大型煤炭机电设备来进行生产的,它们每天要消耗大量的电能,其中大部分的电能是原动机也就是电动机消耗的。传统的电动机供电属于定频供电,电机的转速变化不能随意调节,因此其运行效率并不高,还会在电动机启停环节给设备带来额外的冲击,降低设备使用的安全性。变频技术的产生很好地解决了这些问题,不仅提高了电动机的使用效率,为国家节省了宝贵的电能,还使设备的运行更加柔性,使设备工作更加平稳,延长了设备的使用寿命,增加了设备在使用过程中的安全性。笔者将在本文中就变频技术在煤矿机电设备的具体应用进行详细讨论,希望对促进该技术的进一步推广可以起到帮助作用。

1变频技术简要介绍

在煤矿企业进行生产过程中,各种机电设备通常并没有运行在额定使用负荷上,如果采用常规的对电动机进行定频供电,不仅造成设备的运行速度不好调整,还会造成大量电能浪费。变频技术是融合交流电机控制技术、现代电力电子控制技术、微控制技术等的综合技术。它利用微控制芯片对各种电力电子开关管进行通断控制,达到对工频电源供电进行变频,它依靠可以控制频率的交流电源,来对交流电动机的转速进行控制。这是利用了电机的转速与供电频率成正比的原理,实现对电机转速的控制。通过变频技术可以实现电机在一定范围内的无级调速,大大增加了电机工作的平稳性,可以根据工作需要通过改变电机

2变频技术在煤矿企业生产中的重要性

随着煤炭资源消耗速度的不断加快,煤炭资源的总量在不断减少,且煤炭资源的开采难度也是越来越高,各个煤炭生产企业之间的竞争也是越来越厉害。随着用工成本的不断提升,各个煤炭企业的生产效益也大不如前,如何更进一步地降低能源消耗、提升能源利用效率是关乎企业生死存亡的大问题。煤矿机电设备高效利用变频技术,是提升企业生产效益,为企业节省资金的重要举措。煤矿生产企业有超过7成的用电是被各种机电设备中的电动机消耗掉的,因此利用变频技术对机电设备所用电动机进行供电,可以有效降低企业的用电消耗,每年可以为煤矿生产企业节省大量的资金,而且其应用还会使设备的运行更加平稳,大大增加机电设备运行的可靠性,这对提升煤矿企业的生产安全具有十分重要的作用。笔者将在下文中对煤矿企业主要使用机电设备应用变频技术的情况进行简要说明。

3变频技术在煤矿企业主要生产机电设备上的应用

提升运输机是煤矿生产企业生产中所用到的核心设备,它的主要任务是负责将人和矿料运输到指定地点。煤矿提升机通常有复杂的启停控制单元,传统的运输机调速是用在电机回路中串入电阻降低电动机电流来实现调速的,可以根据要求转速的不同来串入不同的电阻。这种调速方法,不能实现电机的无极调速,电机在调速过程中会出现转速突变,非常容易造成该设备各零部件之间产生冲击,降低运输机的使用寿命,如果冲击过大还会直接造成零部件的损坏,大大降低了运输机运行的安全性,而且串入的电阻还要消耗很多的电能,让很多电能转化成热能,白白地浪费掉。将变频技术引入到传输机后,很容易实现传输机电机的平稳调速,使运输机工作过程更加平稳,将运输机启停过程中的冲击降到最低。传统的运输机的运输速度是很难进行调整的,而利用变频技术后,可以利用PLC控制模块很容易实现对变频单元的调速规律进行修改,使传输机很容易满足生产中的调速要求。由于省去了额外串接的电阻,因此就大大节省了电能的消耗,由于传输机运行的更加平稳,使得传输机械的故障率变得更低,大大延长了它的使用寿命,间接为企业节省了资金。皮带机也是煤矿生产企业用来运输矿料的重要机电设备,其是靠电动机带动皮带来达到输送物料的作用的。皮带是靠皮带和轮毂之间的摩擦力来运动的,为了降低电机突然启停所造成的皮带打滑现象,传统的皮带机是依靠液力耦合器来实现皮带机的软起动的,这会大大增加电机的启动电流,不仅会影响电机的使用寿命,还不能完全避免皮带的打滑现象,容易造成皮带发热加速老化。变频技术的引用会使皮带机以非常低的加速度开始加速,大大增加了皮带机启动的平稳性,不会产生传统技术带来的电动机大电流启动现象,有效增加了电动机和皮带的使用寿命,同时也节省了大量的电能,降低了企业对其维护的成本。通风机是煤矿生产企业要用到的生命保障设备,其运行正常与否直接关系到井下很多工人的生命安全,被形象地称为矿井的呼吸系统。随着矿井的不断挖掘,对通风量的需求也是不断增加,传统的电机控制方法没有办法直接对风机进行调速,如果要增加通风量必须要重新购买新设备,这将花费企业大量的资金,应用变频技术后,它可以根据实际工作需要,来实现对通风量的实时调整,为企业省去很多电能消耗,同时在应用变频技术后,也同样避免了风机在启停过程中的冲击,大大延长了风机的使用寿命,使井下的生命安全得到了更大的保证。采煤机与其他机电设备一样,必须要经历频繁的启停环节,在应用变频技术后,使其工作更加平稳,能根据实际工作需要,实时对牵引速度进行调整,使其工作效率变得更高、更加节能,能有效避免其工作中出现的溜坡、打滑现象,还使操作更容易控制,操控更加精准。

4结语

变频技术是高新技术的产物,它的诞生极大地方便了对交流电动机的调速控制,在我国工业领域已经有了比较大规模的应用,但是在煤矿机电设备中的应用还稍显不足。很多煤矿机电设备都有频繁的启停环节,而且有很多设备都有调速要求。变频技术的引入可以很好地解决这些问题,不仅给企业节省了很多的电能消耗,还使设备运行得更加平稳,大大延长了设备的使用寿命。我国煤矿机电设备生产企业应该逐步加大对变频技术的利用力度,使其为我国的煤矿生产做出更大的贡献。

参考文献

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作者:赵春茂 单位:山西钜盛能源集团有限公司

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