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變頻控制技術在煤礦機電設備中的應用

來源:當代化工研究 作者:張勇
發布于:2020-01-07 共4147字

  摘要:煤礦生產作為一項高能耗的作業,它要求在盡可能提高生產效率的同時,也盡可能節約能耗。在煤礦生產作業中需要運用到許多種類的煤礦機電設備,煤礦生產能耗主要就是來自于這些煤礦機電設備的運行能耗,所以,若想實現節能目的,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能進行了分析。

  關鍵詞:煤礦機電; 變頻控制技術; 節能;

  Abstract:

  Coal mine production is an operation with high energy consumption, it requires to improve the production efficiency as much as possible and save energy consumption at the same time. Many kinds of coal mine electromechanical equipment need to be used in coal mine production operations, the energy consumption of coal mine production mainly comes from the operation energy consumption of these coal mine electromechanical equipment, therefore, if energy conservation is to be realized, the frequency conversion control technology of coal mine electromechanical equipment should be actively applied. This paper mainly analyzes the electromechanical frequency conversion control technology and energy conservation in coal mines.

  Keyword:

  coal mine machinery and electricity; frequency conversion control technology; energy conservation;

煤礦機電

  我國地大物博、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的發展。在煤礦生產作業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,有的生產效率也不高,極大的影響了煤礦綜合效益。后來,人們為了解決這一問題,將變頻控制技術應用到了煤礦機電設備中,從而既有效降低了煤礦生產能耗,又大大提高了煤礦綜合效益。

  1. 變頻控制技術的概念、原理及優點

  (1)概念

  變頻控制技術是在現代科學發展的背景下出現的一種高新技術,簡單來說,其是指利用現代科技手段和設備,通過電流頻率改變實現節能和高效的技術。變頻控制技術可以應用到許多行業和領域的機電設備當中,包括煤礦行業。在煤礦機電設備中應用變頻控制技術,可以實現煤礦生產能耗的降低及煤礦綜合效益的提升,因此該技術在煤礦行業中擁有著極大的發展前景。

  (2)原理

  變頻控制技術的基本原理是利用變頻器來實現對電頻頻率的控制。變頻器是一種結構比較復雜的設備,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。對于一些傳統的機電設備而言,由于其中沒有使用變頻器,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進行運行。但在恒定狀態下,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。而如果在機電設備中應用了變頻控制技術,即使用了變頻器的話,則可以結合實際生產需求來靈活地改變設備的運行速度、調節設備的運行狀態,從而避免很多不必要的能源消耗,最終實現生產節能和提效的目的。具體來說,應用了變頻控制技術的機電設備在運行過程中,其所需的工頻電源首先會經過整流裝置的處理,使原本不可調控的電壓及頻率的交流電轉化成為可調控的直流電,然后再根據實際生產需求來調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交流電,并用之來驅動設備進行生產作業。另外,一般情況下,為了充分發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,這樣可以更好的保障電流輸出的安全性與穩定性。

  (3)優點

  對變頻控制技術的優點進行總結來看,其主要可以歸結為以下四點:一是變頻器中的功率器件采用的是智能功率模塊IPM,可以實現靈活的功率變頻;二是變頻控制技術對傳統壓頻比的控制方式進行了不小的改進,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網絡技術和模糊自優化控制技術等其他高新技術,實現了自身集成系統的集中,并還在此基礎上發展形成了先進的專用集成電路;四是變頻控制技術同時兼備多種功能,包括調速功能、通信功能及編程序參數辨識功能等,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能的具體應用

  (1)通風機中的變頻控制技術與節能應用

  通風機是在煤礦生產作業中需要運用到的一類十分重要的設備,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,不利于節能和提效。后來,隨著煤礦機電變頻控制技術的出現與發展,這一難題迎刃而解。在通風機中應用了變頻控制技術之后,可以根據實際煤礦生產需要而靈活調節其的電頻頻率,從而有效降低通風機運行過程中的能源消耗,并提升其作業效率。以某煤礦的生產作業為例:某煤礦在生產作業中需要通風機達到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字,該通風機的總風量約為2970m3/min,在運行過程中的功率約為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,其在實際生產作業中若想達到2100m3/min的風量要求只需要消耗110A的電流即可,而在運行過程中的功率僅約75kW,與在使用變頻控制技術之前相比約可節約43%左右的電能。

  (2)皮帶輸送機中的變頻控制技術與節能應用

  在煤礦生產作業中,皮帶輸送機起著十分關鍵性的作用,是一類必不可少的煤礦機電設備,被譽為煤礦生產系統的"咽喉".傳統的皮帶輸送機在運行過程中主要具有電壓高、功率大等特點,因此能源消耗較大。倘若皮帶輸送機的質量和性能不達標的話,那么也將會極大的影響到煤礦生產效率,甚至還可能會引發一些生產安全問題。對于傳統的皮帶輸送機來說,即使其是處于輕載或者空載的狀態下,設備依然會正常運行,這就等于浪費了許多不必要的電能,從而增加了煤礦生產成本,降低了煤礦綜合效益。再者,部分傳統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生電機失控現象,而一旦發生電機失控,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,首先可以對設備產生有力的保護作用,以預防其在運行過程中發生各種各樣的故障,尤其能夠有效避免電機失控問題的發生;其次變頻控制技術還可以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,可以使皮帶輸送機在處于輕載或者空載狀態下時不會消耗大量的電能而進行運轉,從而大大降低其運行能耗,達到節能的目的。以某煤礦的生產作業為例:某煤礦在生產作業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,其中,井下膠帶輸送機部分雖然功能完善、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。

  (3)礦井提升機中的變頻控制技術與節能應用

  礦井提升機在煤礦生產作業中的應用非常重要,并且礦井提升機通常都是在比較惡劣和繁重的環境下進行運行,實際運行條件非常復雜,因此必須要有效保障設備的質量和性能,否則將會給煤礦生產帶來十分不利的影響。礦井提升機在實際運行過程中,需要一直反復執行操作和重啟命令,期間有著非常多的調速任務,這導致其非常容易在運行過程中出現故障問題,而一旦設備發生故障,則會直接影響到整個煤礦生產作業的正常開展。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,可以輔助設備進行更高效率和高質量的作業,并節省大量的能源消耗,有效避免因一直反復執行操作和重啟命令而導致設備出現故障。另外,近年來市場上針對礦井提升機又專門研發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,可以與礦井提升機之間產生更高的兼容性,從而更好地強化礦井提升機的性能、更加充分地發揮出變頻控制技術的優勢,因此這種新型風光提升機變頻器未來將在礦井提升機中展現出更加廣闊的應用前景。

  (4)流體負荷設備中的變頻控制技術與節能應用

  在煤礦生產作業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,則可以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,最終達到節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,一者可以大大提高設備的工藝系統控制的靈活性,二者可以提高抽水泵的平滑起停和加減速控制的靈活性,從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備空轉而造成的巨大能源浪費,以及還可以提高設備運行的安全性與穩定性。

  (5)井下變頻器泄漏通信綜合系統的應用

  井下變頻器泄漏通信綜合系統本身就是基于變頻控制技術而研發的一種綜合系統,其有著非常完善的服務功能及非常廣泛的應用范圍。目前在世界煤礦行業中,井下變頻器泄漏通信綜合系統可稱得上是變頻器通訊傳輸模式之最。該系統中不但應用了變頻控制技術,而且還應用了語言及數據通道,可實現對煤礦井下作業中各種信息信號的全面有效傳輸。該系統在實際運行過程中,通過上行信號作為監控系統和電話交換系統,下行信號則負責向變頻器泄漏電纜進行下行傳輸。

  3. 結語

  綜上所述,在煤礦生產作業中離不開對各類煤礦機電設備的應用,但是傳統的煤礦機電設備大多運行能耗較大,從而導致了煤礦生產整體能耗較大。但是,自從出現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,因此在未來煤礦行業的發展中,應當要繼續積極應用煤礦機電變頻控制技術來實現節能目的。

  參考文獻
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作者單位:西山煤電集團有限責任公司
原文出處:張勇.煤礦機電變頻控制技術與節能分析[J].當代化工研究,2019(16):22-23.
相關標簽:煤礦機電論文
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