李 靜

（山西潞安（礦業(yè)）集團(tuán)有限責(zé)任公司， 山西 長治 046204）

引言

煤炭市場存在著激烈的競爭，尤其是國外煤炭價(jià)格低，對(duì)國內(nèi)市場構(gòu)成明顯的價(jià)格優(yōu)勢。在激烈的市場競爭中，煤炭企業(yè)要想提高企業(yè)效益，節(jié)能是重要途徑之一。煤礦生產(chǎn)依靠大量大功率機(jī)械設(shè)備，每年需要消耗大量電能，利用節(jié)能技術(shù)可以較為顯著地降低設(shè)備耗電量，提高企業(yè)效益[1]。而且煤礦生產(chǎn)使用的機(jī)械設(shè)備一般比較昂貴，利用變頻技術(shù)可以改善某些設(shè)備的使用工況，提高設(shè)備使用壽命，進(jìn)一步為煤礦節(jié)約增效[2]?？梢哉f，變頻技術(shù)對(duì)于現(xiàn)代煤礦的安全生產(chǎn)、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有著重要意義。本文對(duì)變頻技術(shù)在煤礦中的典型應(yīng)用進(jìn)行介紹，主要包括提升機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、空氣壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、采煤機(jī)中的應(yīng)用。

1 變頻技術(shù)在采煤機(jī)上的應(yīng)用

根據(jù)變頻裝置的安裝位置可將煤礦在采煤機(jī)中的應(yīng)用分為兩種形式：機(jī)載系統(tǒng)和非機(jī)載系統(tǒng)[3]。機(jī)載系統(tǒng)是將變頻系統(tǒng)安裝在采煤機(jī)機(jī)身上，非機(jī)載系統(tǒng)的變頻系統(tǒng)是安裝在順槽內(nèi)部，兩種形式在性能上也有所不同。

機(jī)載系統(tǒng)是利用短電纜實(shí)現(xiàn)電能傳輸?shù)?，傳輸效率快，而且變頻系統(tǒng)安裝在機(jī)身上，便于作業(yè)人員對(duì)變頻裝置觀察、監(jiān)測，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝置的異常情況，及時(shí)處置，避免裝置故障引起事故。采煤機(jī)是大型作業(yè)設(shè)備，振動(dòng)強(qiáng)烈，故機(jī)載系統(tǒng)無法避免采煤機(jī)振動(dòng)引起的問題，強(qiáng)烈的振動(dòng)容易導(dǎo)致變頻裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)等出現(xiàn)異常，而且應(yīng)用于較為惡劣的工作環(huán)境也會(huì)增加變頻裝置的設(shè)計(jì)難度，尤其是變頻裝置的冷卻系統(tǒng)。相對(duì)于機(jī)載系統(tǒng)，非機(jī)載系統(tǒng)由于變頻裝置與采煤機(jī)分離，所以受機(jī)身振動(dòng)影響較小，不存在機(jī)載系統(tǒng)那么明顯的缺點(diǎn)，而且可以提高煤礦挖掘作業(yè)的便利性，冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為容易。但是由于變頻裝置與挖掘機(jī)分離，導(dǎo)致兩者之間必須依靠電纜連接，煤礦井下一線作業(yè)面工作環(huán)境復(fù)雜，電纜的牽引容易出現(xiàn)問題，比如電纜彎曲以及電纜接地，對(duì)于煤礦的安全生產(chǎn)帶來不利影響。無論非機(jī)載系統(tǒng)還是機(jī)載系統(tǒng)都存在著優(yōu)勢和劣勢，一般會(huì)根據(jù)煤礦的具體情況進(jìn)行選擇。

2 變頻技術(shù)在運(yùn)輸機(jī)上的應(yīng)用

在煤礦生產(chǎn)中，皮帶運(yùn)輸機(jī)扮演著重要角色，與變頻技術(shù)相結(jié)合，可以顯著改善以往皮帶運(yùn)輸機(jī)存在的工作不穩(wěn)定、磨損嚴(yán)重等問題，而且減少運(yùn)輸機(jī)的維護(hù)工作量，間接的提高煤礦的經(jīng)濟(jì)效益。煤礦運(yùn)輸機(jī)在工作過程中，較為容易地出現(xiàn)過載現(xiàn)象，而變頻技術(shù)具有全面的保護(hù)功能，可以應(yīng)對(duì)過負(fù)載狀況，提高設(shè)備的安全性。同時(shí)，通過大量實(shí)踐表明，變頻技術(shù)對(duì)于皮帶運(yùn)輸機(jī)性能的提高具有重要作用，保障了皮帶運(yùn)輸機(jī)的工作效率。變頻技術(shù)可以改變皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，可控制皮帶運(yùn)輸機(jī)在空載狀態(tài)下處于安全范圍。皮帶運(yùn)輸機(jī)需要實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的重載啟動(dòng)，變頻技術(shù)可以使皮帶運(yùn)輸機(jī)實(shí)現(xiàn)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，低轉(zhuǎn)速可以提高轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而可降低電流沖擊，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)重載啟動(dòng)。變頻技術(shù)可減少皮帶運(yùn)輸機(jī)的摩擦，進(jìn)而可降低運(yùn)輸過程中的過熱現(xiàn)象，減少維護(hù)工作量，提高效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益增加。

3 變頻技術(shù)在提升機(jī)上的應(yīng)用

提升機(jī)是大功率運(yùn)輸工具，在煤礦生產(chǎn)中具有重要的地位。提升機(jī)負(fù)責(zé)運(yùn)輸生產(chǎn)物資、作業(yè)人員以及煤礦，能夠提高企業(yè)生產(chǎn)效率[4]。提升機(jī)在實(shí)際工作中需要頻繁地提升和降落，若速度控制不合理，會(huì)加重提升機(jī)的磨損，并且控制方式不合理會(huì)縮短提升機(jī)的使用壽命，增加維護(hù)量，增加企業(yè)的生產(chǎn)成本。以往通過改變電阻阻值改變速度大小，但是電阻會(huì)消耗大量的電能，不僅浪費(fèi)資源，而且降低企業(yè)效益，并且這種方式的安全系數(shù)相對(duì)降低。此外，利用電阻調(diào)速并不能實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，作業(yè)人員的乘坐舒適度較低。利用變頻技術(shù)控制提升機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)速度的無極調(diào)速，提高乘坐人員的舒適度，而且可以減少機(jī)械摩擦，提高設(shè)備的使用壽命和安全系數(shù)，降低設(shè)備故障率，變頻器的功率遠(yuǎn)小于電阻調(diào)速系統(tǒng)功率，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能提效。變頻技術(shù)的應(yīng)用促使提升機(jī)性能提高，對(duì)于煤礦的安全高效生產(chǎn)有著重要的意義。

4 變頻技術(shù)在風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

煤礦風(fēng)機(jī)主要確保井下作業(yè)安全，礦井一般都在數(shù)百年深，需要風(fēng)機(jī)將空氣運(yùn)輸?shù)降叵?，為作業(yè)人員提供新鮮空氣。采煤過程中會(huì)有大量氣體逸出，需要利用風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)空氣流動(dòng)，將產(chǎn)生的氣體排出井內(nèi)，否則會(huì)造成瓦斯爆炸。隨著礦井深度的不斷增加，對(duì)于風(fēng)機(jī)性能的要求也隨著提高，進(jìn)而需要對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行更新，增加生產(chǎn)成本。變頻技術(shù)在煤礦風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用，可以解決傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)的缺點(diǎn)，提高風(fēng)機(jī)性能，提升通風(fēng)質(zhì)量。在過去煤炭生產(chǎn)中，風(fēng)機(jī)性能低，需要采用多臺(tái)風(fēng)機(jī)滿足現(xiàn)場的實(shí)際需求。變頻技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)使用一臺(tái)風(fēng)機(jī)便可以保證井下空氣流通的目的，為煤炭開采創(chuàng)造安全的作業(yè)環(huán)境，降低企業(yè)能耗，提高生產(chǎn)效率。

5 變頻技術(shù)在空氣壓縮機(jī)上的應(yīng)用

煤礦中會(huì)使用一部分風(fēng)動(dòng)機(jī)電設(shè)備，空氣壓縮機(jī)便是為風(fēng)動(dòng)機(jī)電設(shè)備提供動(dòng)力，可見空氣壓縮機(jī)在煤礦生產(chǎn)中有著不可替代的作用，空氣壓縮機(jī)的性能直接決定了風(fēng)動(dòng)設(shè)備的性能。空氣壓縮機(jī)的常規(guī)控制方式為兩點(diǎn)模式，當(dāng)空氣壓縮機(jī)的氣缸壓力接近設(shè)定壓力時(shí)，空氣壓縮機(jī)的氣閥便會(huì)關(guān)閉，此時(shí)不產(chǎn)生壓縮空氣，對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)工況為空載狀態(tài)。當(dāng)氣缸壓力低于設(shè)定壓力時(shí)，情況則剛好相反。此種控制模式存在一定的問題，進(jìn)氣量和產(chǎn)氣量很難控制，進(jìn)而導(dǎo)致其出現(xiàn)頻繁的加載、卸載問題，存在著損壞電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。在空氣壓縮機(jī)中應(yīng)用變頻技術(shù)，便可以控制空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制進(jìn)氣量和出氣量，解決頻繁出現(xiàn)的加載、卸載問題，提高壓縮機(jī)的使用性能，延長使用壽命。

6 結(jié)語

變頻技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中已經(jīng)被普遍應(yīng)用，且發(fā)揮著不可替代的作用，不僅能夠提高設(shè)備的性能和工作穩(wěn)定性，而且可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效。變頻技術(shù)在提升機(jī)、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、空氣壓縮機(jī)、采煤機(jī)上的應(yīng)用，不僅可以提高設(shè)備性能，而且可以提高設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備的故障率，對(duì)于煤礦企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益、保障煤礦安全生產(chǎn)均有著重要作用。