变频技术在煤矿中的应用.pdf

189 科学管理 2020年第7期 1 变频技术在采煤机上的应用 根据变频装置的安装位置可将煤矿在采煤机中的 应用分为两种形式机载系统和非机载系统。机载系 统是将变频系统安装在采煤机机身上，非机载系统的 变频系统是安装在顺槽内部，两种形式在性能上也有 所不同。 机载系统是利用短电缆实现电能传输的，传输效 率快，而且变频系统安装在机身上，便于作业人员对 变频装置观察、监测，可以及时发现装置的异常情 况，及时处置，避免装置故障引起事故。采煤机是大 型作业设备，振动强烈，故机载系统无法避免采煤机 振动引起的问题，强烈的振动容易导致变频装置的驱 动信号等出现异常，而且应用于较为恶劣的工作环境 也会增加变频装置的设计难度，尤其是变频装置的冷 却系统。相对于机载系统，非机载系统由于变频装置 与采煤机分离，所以受机身振动影响较小，不存在机 载系统那么明显的缺点，而且可以提高煤矿挖掘作业 的便利性，冷却系统设计较为容易。但是由于变频装 置与挖掘机分离，导致两者之间必须依靠电缆连接， 煤矿井下一线作业面工作环境复杂，电缆的牵引容易 出现问题，比如电缆弯曲以及电缆接地，对于煤矿的 安全生产带来不利影响。无论非机载系统还是机载系 统都存在着优势和劣势，一般会根据煤矿的具体情况 进行选择。 2 变频技术在运输机上的应用 在煤矿生产中，皮带运输机扮演着重要角色，与 变频技术相结合，可以显著改善以往皮带运输机存在 的工作不稳定、磨损严重等问题，而且减少运输机的 维护工作量，间接的提高煤矿的经济效益。煤矿运输 机在工作过程中，较为容易地出现过载现象，而变频 技术具有全面的保护功能，可以应对过负载状况，提 高设备的安全性。同时，通过大量实践表明，变频技 术对于皮带运输机性能的提高具有重要作用，保障了 皮带运输机的工作效率。变频技术可以改变皮带运输 机的运行速度，实现无极调速，可控制皮带运输机在 空载状态下处于安全范围。皮带运输机需要实现平稳 的重载启动，变频技术可以使皮带运输机实现低速运 转，低转速可以提高转矩，进而可降低电流冲击，实 现平稳重载启动。变频技术可减少皮带运输机的摩 擦，进而可降低运输过程中的过热现象，减少维护工 作量，提高效率，进而实现企业经济效益增加。 3 变频技术在提升机上的应用 提升机是大功率运输工具，在煤矿生产中具有重 要的地位。提升机负责运输生产物资、作业人员以及 煤矿，能够提高企业生产效率。提升机在实际工作中 需要频繁地提升和降落，若速度控制不合理，会加重 提升机的磨损，并且控制方式不合理会缩短提升机的 使用寿命，增加维护量，增加企业的生产成本。以往 通过改变电阻阻值改变速度大小，但是电阻会消耗大 量的电能，不仅浪费资源，而且降低企业效益，并且 这种方式的安全系数相对降低。此外，利用电阻调速 并不能实现无极调速，作业人员的乘坐舒适度较低。 利用变频技术控制提升机，可以实现速度的无极调 速，提高乘坐人员的舒适度，而且可以减少机械摩 擦，提高设备的使用寿命和安全系数，降低设备故障 率，变频器的功率远小于电阻调速系统功率，可以实 现节能提效。变频技术的应用促使提升机性能提高， 对于煤矿的安全高效生产有着重要的意义。 4 变频技术在风机上的应用 煤矿风机主要确保井下作业安全，矿井一般都在 数百年深，需要风机将空气运输到地下，为作业人员 提供新鲜空气。采煤过程中会有大量气体逸出，需要 利用风机实现空气流动，将产生的气体排出井内，否 则会造成瓦斯爆炸。随着矿井深度的不断增加，对于 风机性能的要求也随着提高，进而需要对风机进行更 新，增加生产成本。变频技术在煤矿风机中的应用， 可以解决传统风机的缺点，提高风机性能，提升通风 质量。在过去煤炭生产中，风机性能低，需要采用多 台风机满足现场的实际需求。变频技术的应用可实现 使用一台风机便可以保证井下空气流通的目的，为煤 炭开采创造安全的作业环境，降低企业能耗，提高生 产效率。 5 变频技术在空气压缩机上的应用 煤矿中会使用一部分风动机电设备，空气压缩机 便是为风动机电设备提供动力，可见空气压缩机在煤 矿生产中有着不可替代的作用，空气压缩机的性能直 接决定了风动设备的性能。空气压缩机的常规控制方 式为两点模式，当空气压缩机的气缸压力接近设定压 力时，空气压缩机的气阀便会关闭，此时不产生压缩 空气，对应电动机工况为空载状态。当气缸压力低于 设定压力时，情况则刚好相反。此种控制模式存在一 定的问题，进气量和产气量很难控制，进而导致其出 现频繁的加载、卸载问题，存在着损坏电网的风险。 在空气压缩机中应用变频技术，便可以控制空气压缩 机的转速，控制进气量和出气量，解决频繁出现的加 载、卸载问题，提高压缩机的使用性能，延长使用寿 命。 变频技术在煤矿中的应用 王璞睿 阳煤集团长沟煤业有限责任公司 山西 晋中 032700 摘要降低成本是企业生存之道，提高企业效益的必要途径。煤矿生产设备多数为大功率，耗能较高。应用变频技术 能够根据工况进行调整设备转速，从而达到节能目的。通过对采煤机、运输机、提升机等设备的应用情况进行探讨。 关键词煤矿 变频技术 节能 应用 （下转第337页） 337 科学管理 2020年第7期 图1 垂直应力云图 图2 水平应力云图 巷道围岩面位移包括顶板收敛，底鼓量和两侧移 动量。三种预应力条件的实际观测结果，高预应力方 案的屋顶收敛比低或中方案低25％，底鼓量约为200 mm，在所有三种方案中范围都较小，其中两种 高预应 力方案中的侧移量减少率分别为33％，44％。 4 结束语 综上所述，可以得到的结论是（1）通过数值计 算，与中低应力方案相比，高应力方案可以很好地改 善围岩应力状态，使应力集中区域明显转移到低应力 区域，巷道围岩承载能力提高。（2）100天地下试验 巷道变形观测还表明，在高预应力方案下，最大顶板 辐合度为158mm，两侧移动量为455mm，在整个应用 期内巷道基本可以保持安全。 参考文献 [1] 张继周， 王浩 . 伞状固定架煤矿锚杆结构分析 [J]. 煤 矿现代化， 2020（1） 125-127. [2] 张刚 . 双马煤矿大断面切眼巷道锚杆支护设计研究 [J]. 中国煤炭， 2019， 45（8） 100-105. [3] 宋沁红 . 煤矿掘进巷道中锚杆支护技术的应用 [J]. 能源与节能， 2019（7） 180-181. 作者简介 王夏炎 （1987-） ， 男， 本科学历， 助理工程师， 毕业于中 国石油大学， 主要从事煤矿生产技术工作。 4.2 螺杆泵油系统中广泛应用密封技术 不同的石油工程阶段会应用到不同的技术手段， 在石油的开采阶段常用的系统就是螺杆泵采油系统， 利用光杆旋转原理的一种常见的地面机械驱动，主要 的工作原理是通过光杆来带动螺杆泵采油的抽油杆进 行运作，充分发挥其效果实现石油的开采工作。密封 技术的出现从某种程度上极大的完善了螺杆泵采油系 统，解决了光杆动密封技术不够成熟导致环境污染和 系统维修难度大的问题，利用密封技术将光杆密封部 分进行密封，优化了当前光杆动密封技术的同时很大 程度上推广了这门技术。 4.3 冲管总成中广泛应用密封技术 冲管总成中也广泛应用到了密封技术，在工作 时，需要以钻井液为密封介质对冲管下端和中心进行 连接，这就要求冲管必须有很高的耐压性并不容易破 损，拥有很高的寿命。利用新型密封技术可以很大程 度上解决这个问题，不仅提高耐高压性能，还可以保 证作为水龙头的冲管总成的寿命，提高了其密封性 能。 5 结束语 石油是重要的资源，不可再生的性质也决定了石 油在其他可再生资源中的地位，在石油工业中，保证 石油的开采率和使用效率都是工程中的主要目标，然 而机械设备的不完善经常容易导致机器运转时的高热 和磨损，而液压技术的出现很好地解决了这个问题， 同时密封技术的使用，又从某个程度上保证了液压技 术的使用。密封技术在石油机械中广泛应用于螺旋防 喷器、螺杆泵油系统、冲管总成，这些层面对密封技 术的使用不仅表现了密封技术的成熟，同时也从侧面 表明了我国的石油开采技术有了很大的提升，石油资 源的利用正在趋于合理化，成功的推动了我国石油工 业的发展。 参考文献 [1] 张树林 . 液压及密封技术在石油机械中的应用探析 [J]. 科技风， 2019（8） 164. [2] 魏长鑫 . 液压及密封技术在石油机械中的应用 [J]. 黑龙江科学， 2019， 10（4） 44-45. [3] 应杰 . 浅谈液压及密封技术在石油机械中的应用 [J]. 石化技术， 2019， 26（1） 138 ； 140. （上接第142页） （上接第189页） 6 结束语 变频技术在煤矿生产中已经被普遍应用，且发挥 着不可替代的作用，不仅能够提高设备的性能和工作 稳定性，而且可以实现节能增效。变频技术在提升 机、风机、运输机、空气压缩机、采煤机上的应用， 不仅可以提高设备性能，而且可以提高设备的使用寿 命，降低设备的故障率，对于煤矿企业提高经济效 益、保障煤矿安全生产均有着重要作用。 参考文献 [1] 代崇辉 . 变频技术在煤矿机电设备中的应用 [J]. 化 工设计通讯， 2018， 44（11） 72. [2] 李恒冬 . 试论煤矿机电自动化技术的创新应用 [J]. 能源与节能， 2018（11） 115-116. [3] 陆发根 . 煤矿机电设备中变频节能技术应用分析 [J]. 江西煤炭科技， 2018（4） 131-132 作者简介 王璞睿 （1989.6-） ， 男， 山西寿阳人， 本科， 毕业于中国矿 业大学。