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摘要:变频技术与现代煤矿机电工程的有效结合,不仅实现了节能减排,也使煤矿开采工作的实施变得更加稳定、有序、高效,提升了我国煤矿机电工程的整体水平。由于大部分企业都应用变频技术,故而在保障工作人员人身安全的基础上,也很大程度上实现了绿色生产,进一步提升了企业竞争力,这对提升我国煤矿行业在世界范围内的影响力也意义重大。本文阐述了变频技术的基本内涵及工作原理,分析了变频技术在煤矿机电工程的应用现状,探讨了变频技术在煤矿机电工程的具体应用。
关键词:变频技术、现代煤矿、机电工程、应用研究
一、变频技术的基本内涵及工作原理
(一)内涵
变频技术实际上是电流频率发生的改变,一般来讲必须利用先进的设备和手段才能实现设备工作频率的变化,达到企业的生产目的。大多数时候会使用到变频器,且变频器的主要任务是控制设备的频率。变频器本身较复杂,其内部组件较多,通常要有最基本的电源、电极和控制面板。为了保证机电设备的高效运行,需将变频器应用其中,实现变频节约能耗。由于原本的机电设备不能直接改变频率,很难对其进行控制,机电设备在运行过程中的状态恒定,更不会结合实际情况调整,因此,不仅造成了能源浪费,也影响了生产效率。应用变频技术后,可以使机电设备的适应能力变强,从而能够应对各种复杂的生产情况,最终不仅能够实现节能生产,还可以提升生产效率。
(二)工作原理
变频技术一般是将交流电转化为直流电,对电流频率进行控制。具体的变频流程较简单,共分为三个步骤。先利用整流器将交流电转化为直流电,然后将直流电的电流频率转化为能够控制的交流电,最后将转化完成的电流输送给机电设备,就算完成了相应的变频工作。该技术的实现必须依托相应的逆变器、整流器以及配套的全部设施,只有全部机械的配合,逆变器才能发挥出将直流电转化为交流电的作用,整流器也才能实现对交流电的控制,完成整个变频工序。针对煤矿开采工作,在矿井中需要用到大量的机电设备,因此,一旦有效应用了变频技术,对设备输出进行控制,调节电流的频率,就可以使开采煤矿的机电设备在运行上变得更为稳定,变频技术的应用也使生产实现了节能减排,顺应了我国当前的绿色生产需求。
二、变频技术应用于煤矿机电工程的现状
现阶段,我国很多煤矿已经将变频技术应用于开采当中。在这个过程中,煤矿机电工程具有其本身的复杂性,需要合理地应用变频技术。常见的煤矿机电工程设备较多,风机可以使矿井中的空气流通,才能为开矿工人提供基本的氧气需求。水泵可以将矿井中的积水顺利排出,便于在开采煤矿的过程中,矿井里没有其余的杂质,一旦矿井内有多余的杂质会影响到正常开采。升降机能够将开采过程中产生的土石和矿石运到地面。以上提到的这些机电设备都是煤矿机电工程中常用的开采设备,若是不把变频技术应用其中,会造成大量的电能浪费,一旦加以应用,可以有效实现对电流频率的控制,优化工作环境,提升电能利用率。同时,变频技术的应用还可以有效地改善机电设备功能,更有利于实现煤矿机电设备的自动化,这样一来,也降低了人工操作失误对机械设备的干扰,提高了煤矿机电设备的使用寿命。如今,变频技术早已应用到了各行各业,目的是实现绿色生产,并节约社会能源,在煤矿机电工程之中加以应用,不仅提升了我国煤矿开采效率,还为煤矿的开矿工人提供了基础的安全保障。煤矿将变频技术应用到煤矿机电工程中,在很大程度上促进整个行业的发展,由于大多数企业都已经将这项技术应用到了生产中,也会使一些中小型煤矿竞相效仿,能令我国的煤矿开采行业更加繁荣,这样我国的煤矿便能够在世界企业中脱颖而出,继而推动我国经济进步。
三、变频技术在煤矿机电工程中的具体应用
(一)变频技术应用于采煤机
在采煤机上应用变频技术,需要根据变频装置的安装位置区分,一般来说机载系统安装在采煤机的外部,而非机载系统会安装在顺槽的内部,两种不同形式在应用方法和具体的性能上也有所不同。机载系统的传输效率快,因为它利用了短的电缆进行电力传输,也因为机载系统的变频系统是安装在采煤机身上,便于工作人员对其进行观察和检测,也更容易快速发现装置的异常情况并进行处理,在很大程度上减少了机电工程事故的发生。因采煤机本来就是属于大型的机电设备,在运行过程中,难免会出现强烈振动,机载系统也无法避免这种情况,而强烈的振动很容易导致变频装置的异常,再加上应用变频系统的工作环境恶劣,也会增加其设计难度,尤其是针对冷却系统的设计。而非机载系统则由于其与采煤机是分离的,不会受到大的振动影响,冷却系统设计难度也不大,可以有效提升挖煤的便捷性。因为这种变频装置与采煤机的分离,必须用电缆连接,电缆出现问题,会严重影响到施工作业。因为矿井下面的环境存在复杂性,电缆出现了弯曲或者接地的情况,容易产生安全隐患。因此,无论是机载系统还是非机载系统都有着各自的优缺点,在应用过程中要具体情况具体分析
。
(二)变频技术应用于皮带机
皮带机是煤矿机电工程中重要的运输工具,其在工作时,会用皮带带动轮车,使轮车将施工材料运输到指定地点,利用皮带机便能够形成相应的运输系统,便可以有效提高工作效率。由于皮带机在运行的过程中,需要瞬间启动并带动整个系统运行,因此,会在启动时耗费大量电能,但这些电能在后续运行过程中没有被皮带机使用,仅在启动这一瞬间就会造成大量的电能消耗,同时,皮带启动以后会开始缓慢转动,但是启动瞬间的电能过大,容易使皮带出现断裂,加之电力耦合器也会在一瞬间产生大量的热能,长期工作后,会令皮带机受到机械性损伤,减少使用寿命。但是变频技术的应用可以有效地减少启动瞬间的电能消耗,这样皮带机的寿命和工作效率都有效地提高了。
(三)变频技术应用于空气压缩机
空气压缩机主要是为了给风洞设备提供基础动力,决定了风洞设备的基础性能。空气压缩机的常规控制方式有两种,若空气压缩机的气缸压力接近设置阈值时,其气阀会关闭,也不会产生压缩空气。这时,机电设备会处于空载状态。而当压力低于设定时,会出现相反的情况。因此,这种控制模式有一定的缺陷。将变频技术加以应用,可以有效控制空气压缩机的转速和进出气量,解决加载和卸载问题,提升压缩机的使用效率,也能从一定程度上延长其使用寿命。
(四)变频技术应用于水泵
随着矿井深度的增加,会出现大量的地下渗水,一旦不及时处理,地下水会出现积蓄,有可能使矿井塌方,威胁到施工人员的安全。加之,地下水有一定的导电性,煤矿机电工程在作业的时候需要用到各种机电设备,必然会使用导电的线路,一旦导线的暴露位置与地下水接触,施工人员则很可能有触电危险,不仅如此,电流比较大,还可能发生矿井爆炸事故。所以,一定要利用好水泵,才能避免地下水的长期积蓄。由于水泵的运作大都长期进行,会消耗大量的电能。为了减少能源浪费,将变频技术加以应用,可以有效调节水泵的运行效率,这样就能够在水泵抽水较少的时候节省电能。
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