摘要：论述了变频器控制技术的基本工作原理, 对煤矿企业可以用变频器控制技术进行改革的设备进行了分析, 包括皮带机、通风机、矿井提升等, 旨在通过研究, 为矿井的生产带来更高的生产效率, 为保障矿井工人的生命安全提供借鉴。
关键词：煤矿; 机电设备; 变频器控制;
引言
通过对最近几年煤炭行业的发展进行研究, 可以看出虽然煤炭的价格有所下降, 煤炭产能过剩, 但是在开采过程中的一些设备是在逐渐升级的, 新技术、新手段也开始得到了越来越广泛的应用。和传统煤炭机电设备相比, 应用变频技术的新型设备有高效、节能等优势, 在提升工作效率上效果显著。
1 变频控制技术
当前, 对新型控制方式进行研究, 成为新时期发展的主要趋势, 尤其是人工神经网络和模糊自优化。随着调速系统集成度的不断提升, 一些变频器的基本调速也增加了参数分辨、通信以及编程等各个功能[1]。
变频器控制技术是一种微机技术, 基于电力电子技术、电机传动技术的使用, 实现了强弱电的结合。变频器控制技术的使用, 是在电力半导体器件通断的同时, 对工频电源进行转换, 保证能实现另一个频率的电能控制装置。在实际工作中, 基于整流桥, 将工频交流电压变为直流电压, 并利用逆变器对其转换, 其中的电压也可以进行调节, 保证电动机的电压、电流满足使用需要。变频器控制技术是根据电机负载的实际变化对其自动平滑、增速、减速等, 能保证工作效率的稳定提升。
2 变频器控制技术在皮带机中的应用
皮带机的功率较大, 其工作原理是将绕线电机经过转子绕组降压起动后进行工频实施, 并借助于液力耦合器使得皮带机切换到正常的工作状态。在整个工作的过程当中, 如果通过转子的串接能够实现电阻的改变, 皮带机的使用只能限于很短的时间范围内。如果皮带的韧性较差, 长时间的运转之后, 皮带就会出现老化甚至是断裂的情况。皮带机启动的过程中会有很大的电流, 电机内部会发烫甚至导致电网电压的剧烈波动。
液力耦合器工作的过程中, 内部油温会迅速升高, 加大内部器件之间的摩擦, 这些问题都会使维护成本和维护难度加大, 功率难以同步也是潜在的问题之一。借助于变频器调速技术, 就能够改变传输机软起、软停的运行方式, 皮带机的韧性也会进一步得到稳定。变频器调速技术还能够根据自身负荷调节工作频率, 为电机的恒速运行奠定了基础, 提高了运行的安全性。通过实践可以看出, 皮带机中运用变频技术为工作效率的提升打下了基础, 系统功率改善程度达到90%以上, 还能够减少设备的损坏程度, 从而减少了维修的费用。
3 变频控制技术在煤矿机电设备中的应用
变频器控制技术在煤矿机电设备中的使用, 具备较强的适应性和更大范围, 也能促进煤矿的网络化进步。煤炭开采期间, 工作环境更复杂, 所以, 需要为其配备更专业的变频器[3]。
3.1 在皮带机中的应用
皮带机功率与其他部件相比更大, 在皮带机工作期间, 需要绕线电机在转子绕组降压后, 实现工频, 并使用液力耦合器对皮带机进行切换, 保证能在整体上维护其运行。皮带机在这种状态下, 当发现转子存在串接现象的时候, 可以实现电阻改善转矩。但是, 该方法的利用, 容易使皮带机在较短的时间内运行。因为皮带机韧性比较差, 在长期不断运行下, 将产生较大电流, 其内部发热、发烫, 给电网电压也造成剧烈波动, 皮带将产生老化以及断裂等现象。同时, 受液力耦合器的影响, 其内部油温也会不断提升, 不仅增加了部件的摩擦程度, 也增加了维护、维修成本, 其功率也无法同步。变频器控制技术的使用, 能抑制软起、软停等不稳定现象, 皮带机设备可以根据自身承载的负荷, 对工作频率、力矩进行调节和改善, 保证皮带机能稳定运行, 达到节能高效的目的。
3.2 在提升机中的应用
传统方式下, 提升机调速是基于金属电阻来维护运行的, 切除接触器和控制器的电阻, 实现调速工作。但是, 该方法存在散热状况不好、电阻消耗较多等不足。电阻具备的调速范围也比较小, 在整体上影响精确度。当在煤矿生产中, 对提升机进行调速下放的时候, 要对直流电源、低频电源进行调节, 但该方法会增加设备的损害程度, 也会导致电能损耗更高。所以, 在矿井中使用提升机过程中, 既能达到减速的目的, 也能维护其稳定性, 以促使其安全和系统性能的提升。
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3.3 在采煤机中的应用
当前, 采煤机变频调速工作存在明显的滞后性。我国采煤机具备的最大功率为220k W, 变频器电压为380V, 能够在额定转速下实现采煤机的调整工作。并且, 基于四象限变频调速器, 也能使采煤机在更稳定的环境下工作, 实现速度和运转工作的智能化发展, 避免滑车、溜车等现象。
3.4 在通风机中的应用
通风在煤矿的开采过程中有着重要的意义, 不仅关系着井下开采人员的生命安全, 同时也是煤矿开采企业能够长远发展的保证。井下开采作业的过程中通常会采用通风机, 这样才能保证井下作业人员的生命安全, 通风机也通常被称作煤矿开采行业的“呼吸系统”[4]。
随着煤矿开采深度的逐渐增加, 煤矿开采时所在的地理位置的风压也会越来越大, 对于通风机的功率要求也会越来越高。如何让通风机的功率越来越大, 已经成为许多煤矿企业考虑的重要议题。
在矿山的作业过程中, 将变频技术应用到通风设备当中, 能够根据实际情况改变风量的大小, 由于该技术低能耗的特点, 被广泛应用到设备当中。经过改造之后的通风机可以借助变频器技术, 实现变频软启动工作, 避免了启动过程中的电流过大, 对电网造成冲击, 导致危险事故的发生。
通常情况下, 通风机会以较低的速度运行, 通风的强度会受到很好的控制, 随着通风机使用时间的延长, 维修的次数会越来越少。在电机的使用过程中, 为确保电机转速的一致性, 要对两台电机运行频率进行控制, 避免出现风阻值的情况, 否则会使得通风机因为受到影响而无法运作。
3.5变频器控制技术在矿井提升中的应用
在煤矿的生产过程中, 工作人员和物资产品需要提升机才能够得以实现。传统提升机的工作原理是借助于金属电阻让电动机运作起来, 通过接触器和鼓型控制器来对电阻进行切除以达到调速的目的。但是这样的方法仍然存在一些不足之处, 如散热条件不好、电阻消耗电量大等, 电阻的调速范围比较狭窄, 也会使得精确度有一个较大的折扣。
需要注意的是, 在矿井提升机提升与下放的过程中, 直流电源或者低频电源需要动力才能够产生, 进而对设备造成损坏, 还会使得电能的消耗过高, 不利于煤矿企业的生产过程, 还会埋藏一系列的安全隐患。
变频器控制技术应用于矿井的提升当中, 会使得提升过程中更加稳定, 也会给安全性带来一定的保障。
4 变频器控制技术在煤炭产业的应用展望
现在变频器控制技术仍然在发展的过程当中, 因此, 变频器控制技术在煤矿机电设备中的应用也会不断进步和完善。需要强调的是, 变频器控制技术并没有在我国的所有煤矿开采企业中得到普及, 除了一些比较大的煤矿开采企业之外, 众多中小型煤矿企业并没有应用这样的技术。变频器控制技术在我国的煤矿机电设备当中仍然具有较大的发展空间, 具体可以从以下几个方面入手进行仔细的考量。
1) 需求量比较大。我国的煤炭行业是比较发达的, 甚至已经达到了产能过剩的状态。我国有着数量众多的中小型煤炭开采企业, 如果对于这些公司进行简单的变革, 或者引入变频器技术, 那么广阔的市场必定使变频器技术得到进一步发展。
2) 扩大适用范围。如果在变频器行业进行创新, 生产出不同种类的变频器产品, 就能够实现煤矿开采过程中与不同机电设备匹配的型号, 变频器技术的推广空间会更加广阔。
3) 重视多功能方面的发展。随着电子技术的不断深入发展, 变频器控制与使用技术也在朝着多功能方向发展。而不断的推广, 更使得变频器控制技术成为煤矿网络化管理中的关键模块。
总结
将变频器控制技术应用到煤矿设备中, 不仅能为企业发展提供便利条件, 也能维护整体的安全、可靠及进步。
参考文献
[1]陈利文.煤矿机电设备中变频器控制技术的应用[J].能源与节能, 2016, (3) :76-77.
[2]刘亚军.变频控制技术在煤矿机电设备中的应用探讨[J].矿业装备, 2014, (7) :98-99.
[3]朱晓东.电气控制系统在煤矿机电设备中的应用与改进[J].科技展望, 2016, 26 (31) :125.
论文作者:王毅
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/17
标签：变频器论文; 煤矿论文; 技术论文; 通风机论文; 过程中论文; 机电设备论文; 电阻论文; 《基层建设》2018年第28期论文;