摘要：煤炭行業(yè)正在快速向生產(chǎn)高效化、設(shè)備自動化、環(huán)保綠色化發(fā)展，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用必不可少，而提升機、采煤機、膠帶輸送機等作為煤礦原煤生產(chǎn)主要設(shè)備，正向大功率、高電壓、大產(chǎn)能發(fā)展，但煤礦生產(chǎn)受地質(zhì)影響，采出和運輸不均勻性，直接影響機電運輸系統(tǒng)高效運行，不均衡的負(fù)載波動使設(shè)備電動機的有功功率成不規(guī)則波形曲線變化，而目前我國煤礦部分機電設(shè)備仍采用軟啟恒速或直接啟動方式運行，這樣即使輕載或空載運行，設(shè)備都以額定功率輸出，無功功率高，電機運行效率低，電能浪費大，生產(chǎn)成本顯著增加。因此，變頻設(shè)備在煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用成為了解決該問題的主流課題。

　　關(guān)鍵詞：變頻設(shè)備;煤礦機電運輸;應(yīng)用;研究

　　引言

　　在國家和煤炭行業(yè)注重節(jié)能環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益的背景下，機電設(shè)備的發(fā)展不僅要提升煤炭的生產(chǎn)質(zhì)量，更要保障煤礦生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)效益，目前，我國煤礦機電運輸系統(tǒng)正在逐步實現(xiàn)機械化、自動化，但其中也存在一些問題，如集成化程度低，系統(tǒng)不能根據(jù)負(fù)載情況及時調(diào)節(jié)輸出等，因此，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用及研究對煤礦企業(yè)提質(zhì)增效、節(jié)能環(huán)保具有長遠(yuǎn)的影響，變頻設(shè)備在煤礦機電運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用，為煤炭行業(yè)安全生產(chǎn)、提質(zhì)增效、節(jié)能環(huán)保提供了有力的技術(shù)保障。

　　1.變頻節(jié)能技術(shù)基本原理

　　變頻器電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制系統(tǒng)4部分組成。變頻節(jié)能技術(shù)基本原理是利用半導(dǎo)體元器件將工頻交流電源通過整流轉(zhuǎn)換成為直流電源，再利用逆變器把直流電源轉(zhuǎn)換成為頻率、電壓均可控制的交流電源，供給電動機來實現(xiàn)對電動機轉(zhuǎn)速的時時控制，進(jìn)而實現(xiàn)對機械設(shè)備運行狀態(tài)的調(diào)節(jié)。

　　2.在煤礦機電運輸系統(tǒng)中應(yīng)用變頻設(shè)備的主要原因

　　隨著我國經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)等方面的不斷進(jìn)步，有效的帶動了我國煤礦企業(yè)向自動化、高效化、節(jié)能化發(fā)展，煤礦企業(yè)要保持穩(wěn)定的發(fā)展態(tài)勢，就必須做到與時俱進(jìn)、自我革新、淘汰傳統(tǒng)生產(chǎn)經(jīng)營方式及設(shè)備，特別是耗能高、產(chǎn)能低、自動化水平低的生產(chǎn)設(shè)備。防爆變頻設(shè)備的出現(xiàn)，一方面符合當(dāng)前社會倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，另一方面也是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要保證，最關(guān)鍵的是變頻設(shè)備的應(yīng)用，實現(xiàn)多電機，多系統(tǒng)聯(lián)鎖控制，保證了電氣設(shè)備始終具備充足的動力又不出現(xiàn)能源浪費，解決了設(shè)備耗能高、產(chǎn)能低、自動化水平低的問題

　　3.變頻設(shè)備在煤礦機電運輸系統(tǒng)上的應(yīng)用

　　3.1變頻設(shè)備在煤礦提升機中的應(yīng)用

　　傳統(tǒng)提升機調(diào)速主要通過降電阻接入電動機轉(zhuǎn)子電路實現(xiàn)，但現(xiàn)實運用中安全隱患多、耗能高，調(diào)速控制精度低。隨著科學(xué)技術(shù)和裝備制造業(yè)的發(fā)展，近年來提升機配套變頻設(shè)備廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化礦井。麥垛山煤礦副立井提升系統(tǒng)使用洛陽中重自動化工程有限責(zé)任公司生產(chǎn)的JKMD-5.5×4(Ⅲ)型多繩摩擦式提升機，電控系統(tǒng)配套西門子SM150型交直交變頻器，直聯(lián)TDBS2500-24型(額定電壓3150V)低速交流同步電動機單機拖動，主控系統(tǒng)使用西門子Simatic S7-400 PLC+FM458模塊組成。

　　頻器采用先進(jìn)的矢量控制技術(shù)和優(yōu)化脈沖電路，實現(xiàn)IGCT以較低的頻率獲得驅(qū)動同步電機極高品質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，保證了在整個提升過程中提升機的速度精確控制和平穩(wěn)運行，速度實際曲線平滑變化，實現(xiàn)加/減速度的平滑變化，對鋼絲繩和其他機械設(shè)備不會產(chǎn)生不必要的負(fù)載疊加。同時可利用正反饋和四象限工作，當(dāng)提升機處于下放狀態(tài)時，電機處于發(fā)電狀態(tài)，將勢能轉(zhuǎn)化為電能回饋給電網(wǎng)，進(jìn)一步實現(xiàn)節(jié)能降耗。

　　提升機主控系統(tǒng)的邏輯連鎖控制和保護(hù)控制由S7-400PLC實現(xiàn)，工藝控制由FM458控制器實現(xiàn)，協(xié)調(diào)管理提升機的操作和報警任務(wù)，通過檢測提升容器在井筒中的準(zhǔn)確位置、井筒開關(guān)信號、提升容器行程及運行速度的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)提升全過程位置、速度監(jiān)控，進(jìn)而實現(xiàn)提升機高效自動控制運行。

　　2.2變頻設(shè)備在采煤機中的應(yīng)用

　　目前國內(nèi)采煤機裝備中交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，特別是能量回饋型四象限變頻器，控制模塊核心采用先進(jìn)的 DSP與ARM處理器，不僅變頻效率高，而且實現(xiàn)了額定轉(zhuǎn)速下恒功率調(diào)速、額定轉(zhuǎn)速下恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。麥垛山煤礦綜采工作面使用天地科技公司生產(chǎn)的MG750/1920-WD 型新一代雙滾筒采煤機，其牽引控制系統(tǒng)中使用具有能量回饋單元的四象限變頻器。

　　額定工作電壓AC660V、額定功率2×200KW，采用“一拖一”結(jié)構(gòu)，變頻器主控單元通過通訊方式將牽引電機電流傳輸至采煤機主控系統(tǒng)，實現(xiàn)對兩臺變頻器的之間的轉(zhuǎn)矩平衡與主從控制，變頻器配置有專用的能量再生單元，當(dāng)采煤機工作在大傾角工作面時，牽引電機會在電動(一、三象限)和發(fā)電(二、四)兩種狀態(tài)下運行。當(dāng)采煤機沿大傾角工作面下行時，牽引電機工作在發(fā)電狀態(tài)，電機發(fā)出的能量將返回到變頻器通過能量再生單元回饋電網(wǎng)，確保變頻器輸出足夠制動功率，同時實現(xiàn)能量再生利用。

　　2.3變頻設(shè)備在膠帶輸送機中的應(yīng)用

　　隨著國家對低產(chǎn)低效煤礦淘汰升級，煤礦正在向高產(chǎn)高效以及智能化方向發(fā)展，采掘設(shè)備生產(chǎn)能力大幅提高，為適應(yīng)高產(chǎn)高效及智能化礦井發(fā)展，降低原煤運輸成本，礦井對大型帶式輸送機的需求迅速增長，帶式輸送機朝著長距離、大運量、高速度、大功率方向發(fā)展，傳統(tǒng)液力耦合器、CST、軟啟動器等調(diào)速設(shè)備存在工頻恒功率運行耗能大、多機驅(qū)動功率不平衡、調(diào)速和起動制動過程不平穩(wěn)容易造成膠帶和滾筒之間打滑等缺陷。而運用變頻器對帶式輸送機驅(qū)動可很好的解決以上問題，實現(xiàn)帶式輸送機的軟起動、軟停車，多電機驅(qū)動時速度同步和功率平衡。

　　麥垛山煤礦主運輸系統(tǒng)全長9.5公里，采用四條帶式輸送機搭接運輸，全部采用變頻器驅(qū)動，其中主斜井帶式輸送機長1667m，運量2100t/h，輸送帶帶寬1.6m，傾角200，驅(qū)動電機功率3*2000KW，配套ABB公司ACS5060型變頻器，從2013年至今運行穩(wěn)定可靠。近年來隨著永磁驅(qū)動技術(shù)發(fā)展應(yīng)用，麥垛山煤礦綜采工作面順槽帶式輸送機使用功率為3*630KW的永磁電機，配套輸出功率為3*800KW變頻器驅(qū)動帶式輸送機，永磁電機與驅(qū)動滾筒直連，省去了減速器、耦合器、CST等中間傳動環(huán)節(jié)，進(jìn)一步減小了設(shè)備維護(hù)量和機械磨損，達(dá)到節(jié)約電能和延長設(shè)備使用壽命的目的，改善了生產(chǎn)工藝，取得了良好的效果。

　　建筑論文范例：煤礦井下自動排水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化

　　結(jié)語

　　變頻設(shè)備除在以上機電運輸系統(tǒng)中應(yīng)用外，還在礦井供排水系統(tǒng)、主通風(fēng)系統(tǒng)、局部通風(fēng)系統(tǒng)、綜采工作面刮板機和轉(zhuǎn)載機、乳化液泵站中得到廣泛使用。隨著科技的進(jìn)步，我國煤礦企也經(jīng)過了較長時間的發(fā)展，目前所處的市場競爭環(huán)境越發(fā)的嚴(yán)峻，煤礦企業(yè)要想保持可持續(xù)發(fā)展態(tài)勢，就必須做到緊跟科技發(fā)展步伐，積極調(diào)整過去落后的生產(chǎn)方式和設(shè)備，尤其是煤礦機電運輸系統(tǒng)，更應(yīng)該全面的推廣應(yīng)用變頻節(jié)能設(shè)備，一方面能夠降低機電設(shè)備所引發(fā)的安全事故，另一方面能夠促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)效率的快速提升，實現(xiàn)企業(yè)高效、綠色可持續(xù)發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[3]天地科技MG750/1920-WD型交流電牽引采煤機說明書(電氣部分)

　　[4]麥垛山煤礦礦井初步設(shè)計說明書

　　作者：楊宏 1 楊華 2