礦用機電設(shè)備范文

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篇1

【關(guān)鍵詞:機電設(shè)備；選型；設(shè)計；

【 abstract 】 : along with the development of society, industrial automation degree from the requirement. Mechanical and electrical equipment selection and design is a complex system engineering.

【 key words】: mechanical and electrical equipment; selection; design;

中圖分類號：S611文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

0. 引言

機電設(shè)備是一個公司，一個企業(yè)正常生產(chǎn)運作和經(jīng)營活動的重要物質(zhì)技術(shù)保障，它們在當(dāng)代自動化程度要求較高的社會環(huán)境，發(fā)揮出越來越重要的角色。隨著人類社會的進步和科學(xué)技術(shù)的不斷更新?lián)Q代。機電設(shè)備的大型化、專業(yè)化，自動化程度越來越高。機電設(shè)備是一個公司一個企業(yè)固定資產(chǎn)的重要組成部分，肩負(fù)著整個公司、企業(yè)的生產(chǎn)運作經(jīng)營，因此做好機電設(shè)備確保機電設(shè)備設(shè)計與選型，為生產(chǎn)提供安全可靠的機電設(shè)備，為公司創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。

機電設(shè)備組成部件的設(shè)計。

1采煤機的選擇

礦井頂板完好，煤層為中等硬度，煤層傾角10。，傾斜煤層，煤層厚度為2．1 m，為中厚煤層，礦井年產(chǎn)量A。=90萬t，工作14 h／d。300 d／a，初選工作面實行“三八”作業(yè)制．即零點班和四點班每班8 h生產(chǎn)。八點班檢修。各工種作業(yè)人員應(yīng)互相協(xié)調(diào)充分利用工時．提高生產(chǎn)效率．特別要堅持正規(guī)循環(huán)作業(yè)．確保工作面安全生產(chǎn)和設(shè)備高效運轉(zhuǎn)．從而實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高效。

2.液壓支架的選型

2.1.液壓支架的選型

2.1.1架型的選擇

液壓支架根據(jù)對頂板的支護方式和結(jié)構(gòu)特點不同，可分為支撐式、掩護式、支撐掩護式三種基本型式。

支撐式支架頂梁長，立柱多，且垂直支撐，工作阻力大，切頂能力強，通風(fēng)斷面大，后部有簡單的擋矸裝置，架間不撐緊，對頂板不密封，它適應(yīng)于穩(wěn)定或堅硬以上直接頂和周期來壓明顯和強烈的老頂條件。

掩護式支架有寬大的掩護梁可擋住采空區(qū)冒落的矸石，它的頂梁較短，支柱少且傾斜支撐，架間密封，支架工作阻力較小，切頂能力差，但由于頂梁較短，控頂面積小，支護強度不一定小，它使用于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定直接頂條件。

支撐掩護式支架兼有上述兩種支架的結(jié)構(gòu)特點，頂梁較長，立柱較多，呈垂直或傾角較小傾斜支撐，故工作阻力大，切頂能力強，具有掩護梁架間密封，擋矸掩護性能好，它使用于穩(wěn)定以下各類頂板，有取代支撐式支架的趨勢，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量較大，價錢相對較高。

由于本工作面的直接頂類別及老頂級別均以確定，所以可直接根據(jù)“適應(yīng)不同類級頂板的架型及支護強度表”直接選擇。

根據(jù)表中給定的架型選擇標(biāo)準(zhǔn)，確定本工作面的支架類型為支撐掩護式。雖然該支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，但該類型支架技術(shù)成熟，安全性高，工作性能穩(wěn)定，對不同地質(zhì)條件的煤層適應(yīng)性強，應(yīng)用廣泛。

2.1..2液壓支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定

Hmax＝hmax＋a

Hmin＝hmin－S2－b－C

式中：Hmax——支架最大支護高度，m，

Hmin——支架最小支護高度，m，

hmax——煤層最大厚度，2.9m

hmin——煤層最小厚度，取2.4m，

a——考慮偽頂，煤皮冒落后，支架仍有可靠初撐力所需要的支

撐高度的補償量；中厚煤層取200mm，

S2——頂板最大下沉量，取160mm，

b——支架卸載前移時，立柱伸縮余量，煤層厚度大于1.2m時取

80～100mm，本次設(shè)計取100mm，

c——支架頂梁上存留的浮煤和碎矸石厚度，取100mm。

則：Hmax＝2.9＋0.2＝3.1m

Hmin＝2.4－0.16-0.1-0.1=2.04m1.23.2

2.2提升容器選型

2.2.1提升容器的選擇

2.2.1.1小時提升量

Ah = C×An/br×t

=1.1×900000/ 300×14

=236(t/h)

2.2.1.2經(jīng)濟提升速度:

Ht=Hs+Hx+Hz

=300+18+18

=336(米)

Vj =0.4

＝0.4

＝7.3m/s

1.2.1.3.一次提升經(jīng)濟時間估算

Tj＝

＝

＝75.2s

式中：a——提升加速度，箕斗提升取0.8m/s2

u——容器爬升時間，對雙箕斗提升取10s

θ——提升終了休止時間，暫取10s

1.2.1.4.一次經(jīng)濟提升量

式中：An——礦井設(shè)計年產(chǎn)量，900000t/a

af——提升富裕系數(shù)，取1.2

C——提升不均勻系數(shù)，有煤倉取1.1

t——日工作日，一般取14h

b——礦井年工作日，取300d

2.2.1.5.提升容器選擇

根據(jù)計算，選擇標(biāo)準(zhǔn)箕斗，型號JL－6。技術(shù)參數(shù)如下：

名義噸位：6t

有效容積：6.6m3

提升鋼絲繩直徑：43mm

自重：5.0t

最大終端負(fù)荷:120kN

最大提升高度：700m

箕斗總高：9.45m

箕斗中心距：1.87m

使用井筒直徑：5m

提升機型號：2JK－3.5

2.2.1.6.重新計算最大提升循環(huán)時間

2.3電動機預(yù)選

2.3.1電動機的估算功率

=

式中：N——電動機的估算功率，kW

V″m——提升機的標(biāo)準(zhǔn)速度，取4.5m/s

k——礦井阻力系數(shù)，箕斗提升取1.15

Q——一次提升貨載重量，60000N

ψ——考慮到提升系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時，有加、減速度及鋼絲繩重力等因素影響的系數(shù)，箕斗提升取1.2

ηj——減速器傳動效率，單擊傳動取0.92

電動機的估算轉(zhuǎn)數(shù)

＝573 rpm

式中：i——減速器的傳動比，20

D——滾筒直徑，3m

2.3.2初選電動機

根據(jù)以上計算，選取電動機為：

JR1512-8/570

Ne=570kW nd=738rpm V=6000V

(GD2)d=5100Nm2 λ＝2.0

提升機實際提升速度：

Vmax=πDgnd/60i＝3.14×3.0×738/60×20=5.78m/s

立井提升物料時，速度不得超過下式限定速度：

Vmax≤0.6 =0.6 ＝10.4m/s

提升速度滿足要求。

3排水設(shè)備選型

3.1初選水泵型號、臺數(shù)

3.1.1工作水泵必須的排水能力Qb 及凈排水揚程高度Hg

Qb≥1.2Qz＝1.2×620=744m3/h

Hg＝Hx＋Hp＝5+360+1=366m

式中：Hx——吸水高度，取5m

Hp——排水高度，取開采水平距井口的標(biāo)高差再加1m。

3.1.2初選水泵型號

根據(jù)要求的水泵排水能力及揚程，設(shè)計初選排水泵型號為

MD450-60×7，額定流量Qe＝450m3/h，揚程420m

3.1.3確定水泵臺數(shù)

正常排水時水泵臺數(shù)n1

n1=

確定正常排水時工作泵為2臺MD450-60×7型離心式多級泵。

備用泵的臺數(shù)n2

n2=0.7×1.6=1.12臺

暫定備用泵的臺數(shù)為1臺

最大排水時水泵的臺數(shù)n3

工作泵和備用泵的排水能力為3×450＝1350m3/h

1350÷830=1.6＞1.2

即工作泵和備用泵的排水能力滿足最大涌水時的排水要求。

檢修水泵的臺數(shù)n3

n3=0.25n1=0.5

檢修泵數(shù)量選1臺

則水泵臺數(shù)n為

n＝n1＋n2＋n3=2＋1＋1=4臺

3.1.4驗算水泵工作穩(wěn)定性

水泵正常工作時，要求滿足下式

Hg≤0.9He=0.9×420=378m排水管路及布置

3.1.5選定管路的條數(shù)

根據(jù)排水泵的數(shù)量及各涌水期排水泵的臺數(shù)，設(shè)計選擇3趟排水管路，正常排水時、最大排水時合用2趟，備用1趟。

3.1.6選定管路的內(nèi)徑

正常排水及最大涌水時均為2臺水泵工作。工作管路均為2趟，排水管內(nèi)徑計算如下：

排水管流量：

Qp＝

取排水管內(nèi)經(jīng)濟流速為Vp＝2m/s

則排水管內(nèi)徑為：

dp＝

根據(jù)計算選擇自標(biāo)準(zhǔn)YB231-70查得外徑Dp=325mm的無縫管，壁厚8、10、14mm等，取壁厚為10mm試算。

dp=325 – 2×10=305mm

所需壁厚：

＝

＝0.78cm

式中：dp——標(biāo)準(zhǔn)管內(nèi)徑，30.5cm

σs——無縫鋼管許用應(yīng)力，80MPa

P——管內(nèi)水流壓強，P＝0.011Hg＝0.011×366=4.03MPa

C——附加厚度，無縫鋼管取0.1cm

與所選管徑相近，確定管壁厚度為10mm。

西水管外徑：

dx＝

＝

＝0.82cm

取dx＝335mm

δx＝10mm

4 機電設(shè)備預(yù)知維修與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計

設(shè)備的預(yù)知維修和故障診斷技術(shù)涉及機械、電子、材料、控制、電氣、計算機仿真和人工智能以及信息等多學(xué)科綜合的新興邊緣學(xué)科，要實現(xiàn)設(shè)備的預(yù)知維修需要獲得與系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)并進行處理，從而對設(shè)備的狀態(tài)做出判斷，預(yù)測未來時間可能發(fā)生的故障，并進行維修決策。本系統(tǒng)是針對汽輪機等大型機電設(shè)備的通用遠程實時監(jiān)控與故障診斷的設(shè)計，將企業(yè)對設(shè)備預(yù)知維修的需求與設(shè)備故障診斷的實用技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)了一套集企業(yè)設(shè)備信息管理、數(shù)據(jù)分析和故障診斷技術(shù)于一體的、功能強大的設(shè)備預(yù)知維修與故障診斷系統(tǒng)。

5. 機電設(shè)備技術(shù)管理

1)加強新購電氣元件，儀表儀器和機械零件等材料的入庫管理。據(jù)統(tǒng)計，機電設(shè)備很大一部分故障是采用了不合格的零部件和材料造成的，給公司和國家財產(chǎn)造成了很大的浪費，所以在日產(chǎn)的工作中，材料入庫管理不能忽視。在材料入庫前一定要把關(guān)，認(rèn)真檢查材料是否有產(chǎn)品合格證和相對應(yīng)的說明書，便于日后安裝使用，認(rèn)真檢查型號是否符合要求，檢查材料是否完整，完好方可入庫，入庫后按照管理要求做好分類管理。

2)在使用中，要教育操作人員正確的使用和操作各種機電設(shè)備，不能在超過機電設(shè)備所能承受的最大負(fù)荷下進行工作，盡量保證負(fù)荷的均勻加減，使機電設(shè)備承受的負(fù)荷處于較為平緩的變動，杜絕野蠻操作機電設(shè)備。

3）加強維修管理，采取“計劃維修”與“預(yù)防性維修”兩種制度的相結(jié)合的維修制度。科學(xué)合理的安排機電設(shè)備的維修工作。計劃維修堅持“養(yǎng)修并重，預(yù)防為主”的指導(dǎo)思想，杜絕機電設(shè)備帶病作業(yè)。經(jīng)驗表明．嚴(yán)重機電設(shè)備故障往往是由一些較小的故障引發(fā)的。究其原因，就在于忽視了對小故障的及時處理，存在僥幸的心里。因此，在維修方面，一是重視小故障的及時處理，做到防患于未然。切不可認(rèn)為小故障不影響使用，為了趕任務(wù)讓機電設(shè)備帶故障作業(yè)，最后小毛病拖成了大故障，不但增加了修理難度，又延誤修復(fù)工期，造成設(shè)備不能正常使用，嚴(yán)重時可能造成機電設(shè)備突然報廢。從某種意義上來說，對出現(xiàn)的故障及時進行處理，就是減少和防止故障的一種有效措施。

6.結(jié)語

對機電設(shè)備進行選型設(shè)計,是建新礦或?qū)系V井進行改造的重要環(huán)節(jié)。因此對機電設(shè)備進行選型設(shè)計，應(yīng)該嚴(yán)格按照煤礦的基本條件，同時結(jié)合實際情況及經(jīng)濟條件等因素．依據(jù)選型的基本理論．對所選機電設(shè)備進行理論分析和校驗．保證所選設(shè)備達到最優(yōu)化和最合理配置。切勿僅考慮基本條件需求．選取型號過大的機電設(shè)備。這樣就會造成不必要的經(jīng)濟損失和設(shè)備配套的不協(xié)調(diào)。

參考文獻

【1】汪浩．礦山運輸及同定機械選型設(shè)計指導(dǎo)：上【M】．京：北京出版社．2008．

篇2

關(guān)鍵詞：煤礦機電設(shè)備；變頻節(jié)能技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展

中圖分類號：TU85 文獻標(biāo)識碼：A

概述

隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展和世界能源緊缺客觀因素的影響，變頻節(jié)能技術(shù)得到了各國的高度重視，在我國，構(gòu)建節(jié)約型社會的號角極大推動了變頻節(jié)能技術(shù)在礦山、機械、電力等眾多行業(yè)的推廣。就煤炭企業(yè)而言，礦井各個生產(chǎn)系統(tǒng)的用電占到礦井（露天礦）企業(yè)用電量的70%-90%。具體來說，在未采用變頻節(jié)能措施前，水泵、風(fēng)機等流體負(fù)載，平均運轉(zhuǎn)效率只有20%―50%，對礦井提升機、空壓機、采掘運等動力負(fù)荷變化較大的機電設(shè)備在啟動、加減速、制動和設(shè)備維護等方面的浪費也是非常巨大。明顯的節(jié)能效果和優(yōu)越的調(diào)節(jié)性能使變頻節(jié)能技術(shù)在我國礦山中的應(yīng)用越來越廣泛，技術(shù)也越來越成熟。

1 變頻技術(shù)概述

變頻技術(shù)是指通過改變交流電頻率的方式實現(xiàn)交流電控制的技術(shù)，變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機無級調(diào)速的需要而誕生的。它是一種無附加轉(zhuǎn)差損耗的高效調(diào)速方式。由于變頻技術(shù)是根據(jù)電機的負(fù)載變化來實現(xiàn)自身的功能變化，這樣就大大提高了電機的效率，也減少了磨損。

隨著電力電子技術(shù)和控制理論的進步，變頻技術(shù)在理論和應(yīng)用方面取得了較快的發(fā)展。在功率器件方面，經(jīng)過廠GTR、IGBT的更替，并進一步發(fā)展為智能功率模塊（IPM），在控制理淪方面，壓頻比（U/o控制方式得到很大改進，矢量控制和轉(zhuǎn)矩直接控制方式在實際變頻器中廣泛應(yīng)用，模糊自優(yōu)化控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制方法成為新技術(shù)的研發(fā)方向；調(diào)速系統(tǒng)的集成度越來越高。從單片機開始，先后產(chǎn)生了數(shù)字信號處理器（DPs），精簡指令集計算機（RISC），出現(xiàn)的高級專用集成電路（ASIC），在功能方面，變頻器的綜合化越來越高，除了能完成基本的調(diào)速功能外， 具有內(nèi)置的可編程序、參數(shù)辨識及通信等功能。利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的電能控制裝置稱作“變頻器”。變頻調(diào)速就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的。

2 變頻技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中的應(yīng)用

2.1 變頻技術(shù)在提升機的應(yīng)用

變頻技術(shù)在礦井提升機的應(yīng)用，主要采用了高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)：第一，在提升機電控系統(tǒng)設(shè)計中，高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，采用單元串聯(lián)多電平能量回饋型四象限高壓變頻控制系統(tǒng)。高壓主電路與低壓控制電路之間的通訊采用光纖傳輸，保證電隔離性能安全可靠。系統(tǒng)抗干擾能力強。第二，提升機電氣控制系統(tǒng)采用PLC控制，實現(xiàn)提升全過程的位置控制、速度控制、動態(tài)畫面監(jiān)視和絞車系統(tǒng)的各項保護功能，滿足電磁兼容性的技術(shù)要求。

2.2 變頻技術(shù)在水泵中的應(yīng)用

礦井中應(yīng)用較多的另一種設(shè)備是多級離心泵。電能輸送給水泵電機后，電機帶動多級離心泵旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機械能，把井下的水舉排到地面。由于水泵是在井底工作，工作環(huán)境非常惡劣，傳統(tǒng)的供電方式一全壓、工頻使它故障頻繁，運行成本大增。一方面，水泵在工頻啟動時，啟動電流大，電機電纜的壓降較大，使得電機電纜在啟動過程中的反壓較高，使絕緣性能降低，每次開機都會使水泵壽命降低，大大影響了水泵的使用壽命。另一方面，水泵在正常工作時，普遍存在著電機負(fù)載率較低的情況，水泵的功率因數(shù)較低，耗電量多，“大馬拉小車”現(xiàn)象嚴(yán)重。通過改變電動機轉(zhuǎn)速，在降低水流量的同時，可有效降低系統(tǒng)的電能損耗。

2.3 變頻技術(shù)在煤礦通風(fēng)機的應(yīng)用

主扇風(fēng)機在煤礦生產(chǎn)中有著重要的地位，作為礦井主通風(fēng)，它每天24h不停地運轉(zhuǎn)，是整個礦井的“呼吸”系統(tǒng)。由于變頻器改造后風(fēng)機可以實現(xiàn)變頻軟起動，避免了起動電流的沖擊，不僅對電網(wǎng)沒有任何沖擊，而且還可以隨時起動或停止。進行變頻改造后，風(fēng)機的大部分工作時間都在較低的速度下運行，因而大大降低了風(fēng)機工作的機械強度和電氣沖擊，將會大大延長風(fēng)機的使用壽命。

2.4 變頻技術(shù)在煤礦采煤機中的應(yīng)用

采煤機作為煤礦井下的主要綜采設(shè)備，常工作在比較惡劣的環(huán)境當(dāng)中。其所處環(huán)境一般粉塵較大，空氣相對濕度較高。目前，我國能量回饋型四象限運行的交流變頻調(diào)速采煤技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，國產(chǎn)電牽引采煤機行走功率最大2×l10kW，變頻器電壓380V，能夠?qū)崿F(xiàn)額定轉(zhuǎn)速下恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速.額定轉(zhuǎn)速以上恒定功率調(diào)速及兩臺變頻器之間的主從控制和轉(zhuǎn)矩平衡。

2.5 變頻技術(shù)在礦井皮帶輸送機中的應(yīng)用

目前，我國許多煤礦用的皮帶輸送機除裝車系統(tǒng)使用外，井下也大量使用。由于諸多原因，使用中相當(dāng)長時間都處于空載或輕載運行狀態(tài)，電能浪費嚴(yán)重。若在皮帶輸送機上安裝變頻器，可隨時將電機產(chǎn)生的負(fù)力回饋到電網(wǎng)中，減少發(fā)熱損耗，解決機械系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)的沖擊問題，延長設(shè)備的使用壽命，并能有效地節(jié)約電能。

3 變頻技術(shù)在煤礦機電設(shè)備的應(yīng)用前景

雖然，目前煤礦井下交流變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用尚在起步階段，但在煤礦企業(yè)技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代，在節(jié)能和實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化方面已取得了明顯的節(jié)能效果。

3.1 推廣較廣，礦山中大小機電設(shè)備種類繁多，能解決好變頻器與這些設(shè)備的匹配向問題，就能得到更廣泛的推廣。

3.2 需求量很大，我國礦山基數(shù)大，在機電設(shè)備的改造中必然需要大量的變頻器，會極大推動變頻技術(shù)在礦山的發(fā)展。

3.3 專業(yè)化可以加強，礦山有很多特殊工作環(huán)境，如井下工作等，需要具有特殊功能的專業(yè)變頻器配置這些裝備。

3.4 多功能、網(wǎng)絡(luò)化的更新。電子技術(shù)日新月異，礦山改造過程中對變頻器的使用和控制也會呈現(xiàn)多功能的趨勢，對變頻器的控制也會成為礦山網(wǎng)絡(luò)化管理中的一個重要環(huán)節(jié)。

參考文獻

[1]韓煥勝.變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦通風(fēng)工作中的應(yīng)用[A].第八屆中國煤炭經(jīng)濟管理論壇暨第二屆中國煤炭學(xué)會經(jīng)濟管理專業(yè)委員會工作會議論文匯編[C].2007.

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【關(guān)鍵詞】變頻技術(shù)；煤礦；機電設(shè)備

隨著我國的大功率輸出技術(shù)、計算機與電子信息技術(shù)及自動化控制等技術(shù)快速發(fā)展，y也帶動了機電設(shè)備變頻技術(shù)的發(fā)展。目前社會上提倡的節(jié)約及環(huán)保等理念，也需要變頻、自動化控制等技術(shù)的大力支持。在礦山開采過程中，機電設(shè)備耗能極高，這給社會與環(huán)境均帶來很大的壓力，而提升、通風(fēng)、壓風(fēng)及排水等設(shè)備所損耗掉的電能量，浪費嚴(yán)重。因此，變頻控制技術(shù)的應(yīng)運而生，解決了節(jié)能這一問題，在煤礦的持續(xù)發(fā)展中，變頻技術(shù)的應(yīng)用也將越來越廣泛。

1 煤礦機電設(shè)備中的變頻技術(shù)概述

在煤礦機電設(shè)備的動力設(shè)計過程中，機器設(shè)備在正常使用過程中并沒有必要在滿載負(fù)荷的情況下進行長時間工作，為使設(shè)備既能滿足工作動力要求又不造成能源浪費，很有必要在設(shè)備使用過程中融入變頻技術(shù)，避免設(shè)備產(chǎn)生多余的力矩。變頻技術(shù)包括了點擊傳動技術(shù)、電力電子技術(shù)以及計算機技術(shù)，是一門結(jié)合強弱電與機械設(shè)備的綜合技術(shù)。變頻技術(shù)的基本原理就是通過半導(dǎo)體元件將工頻電流信號轉(zhuǎn)換為其他頻率，再將轉(zhuǎn)換的工頻交流電進一步轉(zhuǎn)換為直流電，依靠逆變器對電壓和電流進行控制調(diào)節(jié)，使機電設(shè)備能夠達到無級調(diào)速。更進一步地講，煤礦機電設(shè)備中的變頻技術(shù)就是利用電機轉(zhuǎn)速與電流頻率之間的同比增長關(guān)系，通過改變電流頻率來控制電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)對機電設(shè)備的有效合理控制。通過變頻技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對電機的平穩(wěn)、自動加減速控制，提高電機的工作效率并減小能源消耗。變頻器的電路通常分為四個部分，包括整流、直流、逆變和控制部分，各個部分相輔相成，共同控制著電機的工作，共同實現(xiàn)對設(shè)備轉(zhuǎn)速的自動、節(jié)能、高效控制。

隨著全國各地煤礦資源的不斷開采，可利用的煤礦資源越來越少，各個煤礦開采企業(yè)之間的競爭也越來越激烈，煤炭企業(yè)作為用電大戶，噸煤電耗已經(jīng)作為煤礦企業(yè)的一項重要經(jīng)營指標(biāo)，能否有效提高機械設(shè)備的節(jié)能效率、減少污染排放在很大程度上決定著企業(yè)的綜合競爭力。在煤礦機械電設(shè)備中融入變頻技術(shù)是節(jié)能減排、提高企業(yè)競爭力、保護環(huán)境、保證企業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展的一項重要舉措。在當(dāng)前煤礦開采作業(yè)中，機械設(shè)備的用電量占用電總量的70%以上，因此變頻技術(shù)具有很大的節(jié)能潛力，是煤礦開采企業(yè)節(jié)能減排的關(guān)鍵，在煤礦生產(chǎn)中具有十分重要的意義。

2 變頻控制技術(shù)在煤礦機電中的應(yīng)用

2.1 在提升機中的應(yīng)用

在礦井生產(chǎn)過程中，提升機主要承擔(dān)安全輸送施工物料與施工人員，作用顯著。其通常的傳統(tǒng)方式是先將其金屬電阻與電動機的轉(zhuǎn)子電路內(nèi)部相連接，再借助鼓型控制器及接觸器來切除電阻展開調(diào)速。而在這一過程中電阻能會出現(xiàn)大量的消耗現(xiàn)象且散熱性能較差。因電阻的調(diào)速范圍較小，引發(fā)精確度過低。在減速段及下放過程中需動力制動直流電源與低頻電源，易導(dǎo)致設(shè)備受損，帶來較大的電能浪費，而在這個階段起安全性能也會受到質(zhì)疑。同時制約了礦山的安全生產(chǎn)與經(jīng)濟運行效率。

若變頻控制技術(shù)應(yīng)用在礦井提升機驅(qū)動系統(tǒng)中，可在一定程度上避免許多弊病，一方面達到無級平穩(wěn)的加、減速；另一方面也可提高系統(tǒng)各方面的性能，從而增強對各方面的穩(wěn)固，優(yōu)點包括，可借助編程器的指令運行程序編寫，穩(wěn)定電控系統(tǒng)中繼電器的邏輯關(guān)系，也可穩(wěn)固電路圖及梯形圖之間的相互轉(zhuǎn)換；控制的精度較高，具有可擴展性，采用修改內(nèi)部系統(tǒng)就能完成對其系統(tǒng)功能各項參數(shù)的轉(zhuǎn)化；因外部的線路控制運行的繼電器數(shù)量較少，因此故障也會隨之減少；速度與制動時通過電氣控制，在一定程度上減少系統(tǒng)沖擊，減弱機械受磨損，進而增加了設(shè)備的使用壽命。系統(tǒng)的故障可借助觸摸顯示屏與編程器檢測；回饋制動方面，在提升機負(fù)力的狀態(tài)過程中，電機產(chǎn)生的再生能量直接反饋到電網(wǎng)內(nèi)，電能的節(jié)約明顯提升。

2.2 在采煤機中的應(yīng)用

采煤機與提升機一樣，都具有啟停頻繁、變速復(fù)雜的特點，在引入變頻器時就應(yīng)該考慮進行四象限工作。采用四象限工作形式能夠?qū)Σ擅簷C進行較大范圍的控制和調(diào)節(jié)，確保采煤機的牽引速度能夠保持在一個較為穩(wěn)定的水平，避免機器出現(xiàn)溜車、下滑等現(xiàn)象。此外，引入變頻技術(shù)后采煤機的操作也相對簡單，控制更加精確。

2.3 在皮帶機中的應(yīng)用

皮帶機的功率是借助繞線電機經(jīng)轉(zhuǎn)子繞組降壓啟動再進行工頻巡行，通過液力耦合器轉(zhuǎn)換到皮帶機。其工作原理借助驅(qū)動輪轂，通過摩擦力帶動皮帶運動，而皮帶通過其明顯的張力變形與摩擦力帶動運行于滾軸上。轉(zhuǎn)子串接電阻改變轉(zhuǎn)矩與減壓空載啟動等措施，啟動電流較大，易產(chǎn)生電網(wǎng)電壓發(fā)生劇烈的波動、發(fā)熱及電機內(nèi)部機械沖激等現(xiàn)象。因啟動的時間較短，在一定程度上增強了皮帶的斷裂與老化，這就需要皮帶的韌性夠強。液力耦合器在運轉(zhuǎn)過程中會引發(fā)內(nèi)部的油溫升高，其部件磨碎程度增大等，不僅增加了維修難度和成本，對環(huán)境也有破壞作用，致使功率的平均及同步問題難以解決。運用變頻技術(shù)完成皮帶傳輸機的軟起、軟停等，穩(wěn)固皮帶機工作性能。經(jīng)過改造，系統(tǒng)可按照負(fù)載的轉(zhuǎn)化情況，調(diào)節(jié)輸出的頻率及力矩，改善原來電機工頻的恒速運行模式，節(jié)約電能的消耗。系統(tǒng)功率的因數(shù)若在過程中上升到90%，可大大提高其工作效率。高壓變頻器運用了皮帶機的能量回饋功能，為節(jié)約能源消耗做出貢獻，也降低了其他方面的設(shè)備維護費用，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

2.4 在通風(fēng)機中的應(yīng)用

礦山施工中，通風(fēng)機內(nèi)的主扇風(fēng)機在煤礦生產(chǎn)中占據(jù)重要的地位。是礦井的主要通風(fēng)設(shè)備，其運轉(zhuǎn)的時間較長，普遍稱之為礦井施工中的呼吸系統(tǒng)。但隨著挖掘與開采技術(shù)的不斷發(fā)展，井下施工的風(fēng)壓也不斷在增加，通風(fēng)機所需的功率明顯增大。因此，變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)，可通過巷道的風(fēng)量需求展開調(diào)速，在一定程度上減少了電能的消耗量，應(yīng)用效果十分顯著。

2.5 在水泵上的應(yīng)用

在煤礦生產(chǎn)中，水流量要求處于變工況運行。而在調(diào)節(jié)水泵流量時，實際采用的辦法是機械調(diào)節(jié)閥門開度來實現(xiàn)，此時水泵的拖動電機處于恒速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，很不經(jīng)濟。若通過變頻器控制轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，就具有調(diào)速性能好、節(jié)能效果顯著、運行工藝安全可靠等優(yōu)點。據(jù)文獻顯示，我國幾十個大型煤礦集團公司現(xiàn)有主排水泵5000 多臺，其年排水電耗約為30 億kW·h，占礦井總用電量的30%左右，所以對煤礦用水泵進行變頻節(jié)能改造極具現(xiàn)實意義。

3 變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用前景

變頻調(diào)速技術(shù)不僅能使風(fēng)機、泵類機械根據(jù)要求流量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，節(jié)約大量的電能，還可根據(jù)負(fù)載調(diào)節(jié)并降低轉(zhuǎn)速，以減小機械和風(fēng)的噪聲。對于輸送機可實現(xiàn)平滑加速、減速，產(chǎn)生性能優(yōu)良的軟起動效果，特別是重負(fù)載起動時，可提升輸出轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生普通軟起動器所達不到的效果，由于采用了對設(shè)備不產(chǎn)生沖擊的起動、停止和空載時低速或高速運行，可增加設(shè)備的使用壽命。另外，變頻技術(shù)對生產(chǎn)自動化、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品合格率有明顯的效果。因此，煤礦井下的風(fēng)機、水泵、提升機、運輸機、采煤機、絞車、壓縮機等機械的負(fù)載都比較適合變頻調(diào)速控制。

參考文獻：

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篇4

1.1機電設(shè)備的范圍。機電設(shè)備其實就是機電一體化，通過機器不同零件的安裝，將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。一般機電設(shè)備的范圍很廣泛，設(shè)計領(lǐng)域非常廣泛。比如：生活中的家用電器，交通運輸中的火車、工程控制系統(tǒng)中的機床等等。

1.2機電設(shè)備中機電一體化的理解。機電設(shè)備就是將電子信息技術(shù)加入到原有的機器中，使其獲得自動化、智能化工作的效果。從現(xiàn)代化的角度來看，機電一體化已經(jīng)成為采礦行業(yè)新的發(fā)展驅(qū)動之一。因為機電設(shè)備大部分都使用超大規(guī)模集成電路，在儀器傳感、自動控制、系統(tǒng)自檢方面已經(jīng)完全實現(xiàn)了自動化要求。因此機電一體化可以實現(xiàn)以下功能，一是，提高采礦工作效率，比如在采礦輸送機上使用機電設(shè)備和傳統(tǒng)人工以及簡單機械對比，具有運輸量大，用時時間少等優(yōu)點；二是，自動化水平提高，一般機電一體化都可以實現(xiàn)人工遠程操作，一方面是減輕了工作人員的工作難度和強度，為企業(yè)節(jié)約了成本另一方面也可以在自動調(diào)整設(shè)備施工準(zhǔn)確度，避免由于人工操作失誤造成不必要的損失；三是，機電一體化可以實現(xiàn)實時監(jiān)控。由于采礦作業(yè)一般都是在地下進行，受制與地下的特殊空氣和地形條件，設(shè)備的事故率都比較高，采用機電一體化可以對機器的使用情況進行實時監(jiān)控，在設(shè)備的維修和延長使用壽命方面具有不可磨滅的作用。

2.機電設(shè)備在采礦過程中的應(yīng)用

2.1現(xiàn)代采礦業(yè)對設(shè)備的要求。現(xiàn)代采礦業(yè)安全事故頻發(fā)，因此使用機電設(shè)備和進行機電設(shè)備改造迫在眉睫。現(xiàn)代化的采礦業(yè)對機電設(shè)備有以下機電要求：一是，機電設(shè)備應(yīng)該自身具有很好的抗腐蝕性可以在地下復(fù)雜條件下正常工作。二是，采礦業(yè)中機電設(shè)備重量不宜過重而且維修和操作簡單。三是，使用中的機電設(shè)備應(yīng)足夠可靠，不僅僅是設(shè)備工作中性能穩(wěn)定，也必須在監(jiān)控地下情況，數(shù)據(jù)提供，設(shè)備自檢方面足夠可靠。四是，機電設(shè)備使用時間應(yīng)該足夠長，維修時間短，性價比高。五是，機電設(shè)備設(shè)計簡單，功能齊全，便于工作人員的操作。

2.2機電設(shè)備在采礦過程中具體應(yīng)用實踐。目前采礦業(yè)機電設(shè)備普及率已經(jīng)非常高，設(shè)備的更新?lián)Q代速度也比較快，應(yīng)用的范圍也在逐步擴大，因此這里只說明四種機電設(shè)備技術(shù)的具體應(yīng)用實踐。一是，采礦業(yè)中的安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。由于采礦業(yè)在企業(yè)實力和資金方面要求比較高，因此國家鼓勵企業(yè)大型化，生產(chǎn)規(guī)模化。因此傳統(tǒng)的人工或半人工控制系統(tǒng)已經(jīng)不再符合時代的發(fā)展。智能化控制系統(tǒng)（簡稱IC）的出現(xiàn)，很好的解決了采礦業(yè)中關(guān)于實現(xiàn)規(guī)模化控制的問題。二是，交流傳動技術(shù)的使用。隨著我國大力推廣坑口發(fā)電等技術(shù)，我國采礦業(yè)交流調(diào)速技術(shù)的研究和推廣獲得巨大進步。采礦業(yè)中，傳動技術(shù)至關(guān)重要，關(guān)系到能否實現(xiàn)安全生產(chǎn)和高效率生產(chǎn)。目前，傳動技術(shù)已經(jīng)在大部分類型和容量的電機中使用，在很大程度上提高了采礦業(yè)作業(yè)的效率和降低設(shè)備的損耗。三是，煤炭行業(yè)中采煤機的機電化。目前，我國大部分的煤礦已經(jīng)采用電牽采煤機代替了傳統(tǒng)的液壓式，包括現(xiàn)在所用的和傳統(tǒng)的液壓式相比，機電化的電牽采煤機的工作效率得到了非常顯著的提高，同時在性能穩(wěn)定方面也比較突出。四是，采礦業(yè)中的提升機機電化。采礦業(yè)中最具機電代表性和機電水平最高的當(dāng)屬提升機，目前我國常用的提升機是在融合了自動控制、工程通信、電子、機械、電力多方面技術(shù)基礎(chǔ)上研究成果的，工作的精確度非常的高。

2.3機電設(shè)備應(yīng)用要求。一是，對人員的要求。機電設(shè)備特別是機電一體化，對人員的專業(yè)素質(zhì)要求非常高，相關(guān)的企業(yè)必須要對上崗人員進行系統(tǒng)的培訓(xùn)以免發(fā)生操作意外。二是，對設(shè)備硬件的要求。機電一體化設(shè)備設(shè)計比較精密，因此對所用材料要求非常高，應(yīng)該加強機電設(shè)備材料方面的研究和更新，努力提供我國機電設(shè)備自動化和智能化的水平。

3.機電設(shè)備在采礦過程中發(fā)展方向和意義

3.1機電設(shè)備現(xiàn)狀及發(fā)展方向。機電一體化發(fā)展方向必須是智能化、自動化和國產(chǎn)化。目前，我國采礦業(yè)機電設(shè)備發(fā)展比較快，但是與國外相比仍然存在不少問題。一是，國產(chǎn)化程度不高，雖然我國在很多機電設(shè)備上已經(jīng)可以實現(xiàn)國產(chǎn)化，但是一方面國產(chǎn)化設(shè)備的安全性和可靠性與國外相比差距很大另一方面在核心設(shè)備上，我國國產(chǎn)率低。二是，國產(chǎn)化設(shè)備在智能化方面有所欠缺。因此我國應(yīng)該在機電設(shè)備的開發(fā)時重點向三個方面發(fā)展：一是，實現(xiàn)采礦設(shè)備系統(tǒng)機電化以適應(yīng)現(xiàn)代化自動化的需要。二是，實現(xiàn)核心設(shè)備國產(chǎn)化，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的設(shè)備。三是，提供國產(chǎn)機電設(shè)備的機電水平和工作可靠性。

3.2機電設(shè)備的應(yīng)用意義。采礦業(yè)中實現(xiàn)機電一體化具有非常重要的意義，符合經(jīng)濟發(fā)展需要。實現(xiàn)采礦業(yè)機電設(shè)備的更新和普及一是，有利于實現(xiàn)采礦行業(yè)生產(chǎn)的高效率，提供采礦性價比。機電設(shè)備在采礦業(yè)中的廣泛使用，不僅改變了傳統(tǒng)落后的采礦業(yè)生產(chǎn)模式，而且在降低工作人員勞動時間和工作強度的同時有效的增加的生產(chǎn)產(chǎn)量，極大了提供了采礦業(yè)整體的經(jīng)濟效率；二是，降低的采礦業(yè)生產(chǎn)風(fēng)險。機電設(shè)備最顯著的特征就是實現(xiàn)自動化和智能化，可以代替工作人員去做風(fēng)險比較大的工作，有效降低了事故發(fā)生率。

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[關(guān)鍵詞]機械設(shè)備;自動化技術(shù);煤礦企業(yè);PLC

中圖分類號：TD67 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）23-0380-01

當(dāng)前，在現(xiàn)代煤炭企業(yè)生產(chǎn)中，都必須依靠自動化技術(shù)的應(yīng)用。自動化系統(tǒng)本身并不直接創(chuàng)造效益，但它對企業(yè)生產(chǎn)過程起著明顯的提升作用。目前很多煤礦企業(yè)的挖掘運輸系統(tǒng)生產(chǎn)效率低、人力物力資源浪費嚴(yán)重。我們?yōu)榇藢ν诰蜻\輸自動控制系統(tǒng)進行改造，將其實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。目前該生產(chǎn)線改造在國內(nèi)煤炭工業(yè)系統(tǒng)處于領(lǐng)先行列，該系統(tǒng)的投入使用將極大改善生產(chǎn)效率、減少人力物力資源的浪費及生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境。

一、煤礦采掘機械設(shè)備的電氣自動化

1、采掘設(shè)備和其他輔助設(shè)備技術(shù)的發(fā)展

電力牽引成為了煤礦采掘機械的主要動力來源。多電機驅(qū)動系統(tǒng)被應(yīng)用到了采掘設(shè)備上，電機多采用橫向安置，而且隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，裝機容量不斷增大，從常見的1000千萬的總裝機功率擴大到了1500千瓦，電機的牽引功率達到了120千瓦。交流電牽引電機的使用，不僅提高了設(shè)備的效率，而且讓設(shè)備的運轉(zhuǎn)更加穩(wěn)定，強大抗污能力減輕了機械維護的勞動強度，所以這樣設(shè)備受到煤礦生產(chǎn)企業(yè)的廣泛歡迎。計算機技術(shù)是所有設(shè)備自動化控制的核心，同時輔以故障診斷技術(shù)和傳感技術(shù)，讓采掘設(shè)備的自動化程度越來越高，具備了效率、精確、穩(wěn)定的優(yōu)點。除了采掘機械的進步，生產(chǎn)中要使用的輸送設(shè)備也不斷向重承載和多樣化的方向發(fā)展。技術(shù)先進的國家已經(jīng)引入了雙速電機，而且能夠依靠計算機技術(shù)實現(xiàn)對煤礦生產(chǎn)的過程的全程監(jiān)控。液壓支架是保證安全采掘的重要工具，引入計算機技術(shù)后，可以實現(xiàn)電液控制自動化和高壓大流量供液，從而使支架的移動速度提高了7秒/架左右，使得煤炭采掘的功率和效率有了大幅度提升，增強了煤炭生產(chǎn)的可靠性。

2、我國采煤機自動化技術(shù)同世界先進技術(shù)的差距

雖然我國在采煤設(shè)備電氣自動化技術(shù)上有了明顯的進步，但是同世界產(chǎn)煤發(fā)達國家相比，差距也是很明顯的。采掘機的最大裝機功率僅為830千瓦，液壓牽引功率僅為500千瓦，電牽引的應(yīng)用規(guī)模不大，電牽引設(shè)備主要依賴進口，交流電牽引的電控部分更是完全進口。國產(chǎn)的電牽引采煤機尚處在研發(fā)階段，僅有少量的研究成果可以在實踐中應(yīng)用。工作面輸送機連接強度差，運輸能力差，整體效率低下。液壓支架的電液控制系統(tǒng)和判斷故障的微控制系統(tǒng)都不能實現(xiàn)國產(chǎn)。所以，從總體上來看，我國煤炭采掘設(shè)備的電氣自動化技術(shù)的發(fā)展仍處在落后局面之中。

二、機械設(shè)備自動化技術(shù)的應(yīng)用類型

機械設(shè)備自動化技術(shù)是一種運用儀器儀表、計算機、控制理論和其它信息技術(shù)，對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、優(yōu)化、調(diào)度、管理、決策，達到增產(chǎn)、提質(zhì)、降耗、安全等目的的綜合性技術(shù)，主要包括自動化工業(yè)軟件、硬件和操作系統(tǒng)3大部分。當(dāng)前，我國相關(guān)行業(yè)生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng)大多采用FCS（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)），DCS（集散控制系綁以及PLC（可編程控制器控制系統(tǒng)）3大控制系統(tǒng)。

三、煤礦運輸提升設(shè)備的電氣自動化

從上個世紀(jì)八十年代開始，我國煤炭的開采量急速增長，在大型的煤礦中，膠帶運輸是輸送厚煤的主力設(shè)備。為了滿足形勢發(fā)展的需要，我國大力推動了膠帶運輸中的工況監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)并取得了重大突破。

系統(tǒng)中融合了計算機技術(shù)和PLC技術(shù)后，實現(xiàn)了保護的綜合化和系統(tǒng)化，DCS結(jié)構(gòu)的應(yīng)用使地面監(jiān)控得以實現(xiàn)。同時，通過科研人員的努力，我國自行研發(fā)和膠帶機全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)以及膠帶集中監(jiān)控系統(tǒng)，在生產(chǎn)中表現(xiàn)出了卓越的性能。

電氣自動化技術(shù)的成熟和普及，使得交流變頻器技術(shù)得到了發(fā)展，從而推動了調(diào)速系統(tǒng)的進步。在技術(shù)先進的國家里，采煤提升機的控制技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)完備，通過PLC來完成中心控制，同時達到了提升工藝控制、同路行程控制以及安全回路監(jiān)控等多個目標(biāo)，從而實現(xiàn)了真正的全微機監(jiān)控，提高了提升設(shè)備的安全性。

四、變電站綜合自動化系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

供電系統(tǒng)是煤礦機械設(shè)備得以運轉(zhuǎn)的動力，實現(xiàn)變電站的自動化對于機械設(shè)備電氣自動化具有重要的意義。下面針對一般規(guī)模的煤礦，來闡述一下變電站綜合自動化系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用。

1、35KV變電所工程的基本情況

基本設(shè)備包括5kV線路雙回，主變壓器2臺，6kV出線（電機，廠變等）X回，6kV母聯(lián)2回，35kV PT2回，6kV PT2回等。

2、變壓器成套保護設(shè)備

主要的保護裝置有變壓器差動保護裝置MTPR-110SD、綜合測控裝置MMCU-10H等設(shè)備。可以滿足對匝間短路、相間短路等變壓器內(nèi)部故障和外部故障的安全應(yīng)急。同時，對短路接地、過負(fù)荷、過流等危險情況以及變壓器本體如輕重瓦斯、溫度、壓力釋放等故障起到保護作用。

對于35kV線路保護，使用的是MLPR-10H2型微機線路保護裝置，具體由三段式過電流保護、單相接地保護、后加速等保護組成。系統(tǒng)中還有一臺微機型PT切換和一臺低電壓保護裝置MPTS-10H，可以實現(xiàn)雙母線或單母分段主接線方式下的PT轉(zhuǎn)化，從而具備了兩段母線的測量保護、絕緣監(jiān)視、切換等作用，同時可以監(jiān)控和低壓保護兩段沒有關(guān)聯(lián)的母線。

3、后臺計算機監(jiān)控系統(tǒng)

后臺監(jiān)控計算機系統(tǒng)可以使用目前國內(nèi)比較先進和穩(wěn)定的珠海萬力達的WLD2100變電站綜合自動系統(tǒng)。該系統(tǒng)由監(jiān)控保護單元、通訊管理機和后臺監(jiān)控計算機系統(tǒng)組成。監(jiān)控保護單元采用的是隔層設(shè)計，通訊的中心設(shè)備是通訊管理機，具有間隔層設(shè)備的通訊信號轉(zhuǎn)換、監(jiān)控后臺計算機和傳達上級調(diào)動的功能。后臺的監(jiān)控計算機能夠介紹到現(xiàn)場采集的全面信息以及保護設(shè)備發(fā)出的信息，并對這些信息進行統(tǒng)計、分析、核對、判斷、顯示和打印，記錄安全事件，并能發(fā)出警報，從而監(jiān)控站內(nèi)的所有運轉(zhuǎn)情況。而且計算機還具有遠程控制功能和強大的數(shù)據(jù)處理功能，可以全面提升整個變電站的自動化水平。

五、結(jié)束語

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的現(xiàn)代社會，信息化技術(shù)延伸到了煤礦生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，成為了維持和提高煤炭生產(chǎn)的重要技術(shù)支撐。從整體發(fā)展情況來看，我國電氣自動化技術(shù)與發(fā)達國家相比是非常落后的。尤其現(xiàn)在煤礦事故頻發(fā)，而電氣自動化在煤炭安全生產(chǎn)方面也可以起到非常積極的作用，用該技術(shù)發(fā)展的監(jiān)測裝置，如遙測儀、斷電儀、紅外線設(shè)備等，尤其是發(fā)展我國相對較弱的傳感技術(shù)，可以大大提升煤礦設(shè)備的安全性能。所以，從長遠的發(fā)展來看，國家要提高的足夠資金、人才和技術(shù)的投入，確保我國煤炭產(chǎn)生沿著高效、安全、環(huán)保的方向不斷前進。

參考文獻

[1] 蔡依然.論電氣化技術(shù)的應(yīng)用前景分析.焦作大學(xué)學(xué)報，2009，08.

篇6

關(guān)鍵詞：煤礦機電設(shè)備；變頻節(jié)能技術(shù)；應(yīng)用

我國擁有豐富的煤炭資源。煤炭企業(yè)作為基礎(chǔ)能源單位，對推動國民經(jīng)濟的發(fā)展起到了重要的作用。多年來的粗放型煤礦開采方式，使煤炭資源大量地被挖掘出來的同時，也造成了資源浪費，而且在煤炭生產(chǎn)中還存在安全問題，使煤炭生產(chǎn)成本高、能耗高、效率低。在煤炭生產(chǎn)中采用變頻節(jié)能技術(shù)，可以確保煤礦機電設(shè)備的各項性能良好，使其應(yīng)用的功能都得以充分發(fā)揮，使煤炭生產(chǎn)不僅安全節(jié)能，而且對機械設(shè)備還能夠發(fā)揮作用調(diào)節(jié)作用。

一、煤礦機電設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)的運行原理

變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于煤礦企業(yè)，為煤礦企業(yè)的節(jié)能降耗做出了貢獻。與交流電有所不同，變頻節(jié)能技術(shù)是通過變頻調(diào)節(jié)速度，將交流電流原有的恒定頻率轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢詣討B(tài)可變的資源。首先，功率器經(jīng)過技術(shù)更替之后，發(fā)展為IPM智能功率模塊，由此增大了變頻的功率。基于此，壓頻比的技術(shù)控制方式發(fā)生改變，包括矢量控制、轉(zhuǎn)矩控制都發(fā)生了改變。其次，隨著控制技術(shù)的創(chuàng)新，模糊自優(yōu)化控制技術(shù)以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)應(yīng)運而生，變頻技術(shù)集成化，使得數(shù)字信息處理的單一化向集成化發(fā)展，形成了專用的集成電路，在變頻技術(shù)的支持下，包括數(shù)字信號處理器、精簡指令集計算機等都得到綜合應(yīng)用，不僅可以發(fā)揮調(diào)速功能，而且對程序參數(shù)、通信功能都具有辨識能力。

二、煤炭機電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

變頻節(jié)能技術(shù)從研發(fā)到應(yīng)用經(jīng)歷了較長的一段時間，實現(xiàn)了煤礦機電設(shè)備的技術(shù)改造，使得該設(shè)備的運行安全可靠、高效節(jié)能。目前煤炭企業(yè)的煤炭機電設(shè)備采用變頻節(jié)能技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（一）煤炭企業(yè)的采煤機對變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)有

煤炭企業(yè)的采煤機應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，即為采煤機變頻調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)在煤炭企業(yè)應(yīng)用，已經(jīng)適應(yīng)煤炭企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境，從交流變頻電牽引“一拖二”控制發(fā)展為“一拖一”控制。我國的采煤技術(shù)中，交流變頸調(diào)速已經(jīng)達到了先進的水平，特別是能量回饋型四象限運行變頻器，不僅變頻效率高，而且實現(xiàn)了恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速。煤炭企業(yè)的采煤機在電牽引的作用下，行走功率可以達到220kW，變頻器的電壓大約為380V，可以進行恒定功率調(diào)速。從變頻器的運轉(zhuǎn)情況來看，主變頻器和輔變頻器之間，以及轉(zhuǎn)矩平衡等都能夠保持穩(wěn)定運行。如果工作面比較大，就可以對制動力矩進行調(diào)節(jié)，牽引速度保持恒定。機器不會產(chǎn)生滑車的現(xiàn)象。從應(yīng)用情況來看，不僅設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，而且能夠根據(jù)工作需要靈活控制，操作上非常方便，而且調(diào)節(jié)速度的過程中機器仍然會處于良好的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。

（二）煤炭企業(yè)的提升機對變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

煤炭企業(yè)的煤礦生產(chǎn)中，提升機是需要高度重視的機電設(shè)備，直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)是否能夠順利展開，也關(guān)系到工作人員的健康安全。提升機運行中使用變頻節(jié)能技術(shù)，就是用交流四象限變頻器對提升機的運行速度進行調(diào)整。通常提升機所選用變頻調(diào)速系統(tǒng)時，還會配合安裝防爆設(shè)備，實現(xiàn)了變頻器的信息化控制，包括輸入接口、輸出接口等等，都應(yīng)用信息技術(shù)進行遠程操作，可以降低工作人員的工作量，而且物料輸送效率更高。

（三）煤炭企業(yè)的皮帶輸送機對變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于皮帶輸送機所發(fā)揮的作用與提升機的工作原理基本一致，是在皮帶輸送機運行的過程中，將物料從井下向地面輸送，就必然會產(chǎn)生牽引作用。這種牽引是在摩擦力的帶動下完成的，張力產(chǎn)生變形，在支撐輥輪上帶動物體運動，將煤炭輸送到制定的地點。如果在啟動皮帶機的時候，采用液力耦合器，很容易導(dǎo)致皮帶過早老化或者發(fā)生斷裂，嚴(yán)重影響皮帶輸送機的運行效率。在電機啟動的時候采用變頻技能技術(shù)，隨著電流的波動不斷降低，機電內(nèi)所產(chǎn)生的機械沖擊以及因此引發(fā)的熱量就會帶動皮帶機運轉(zhuǎn)，使其發(fā)揮傳送功能，由此功率平均以及功率同步的問題。

（四）煤炭企業(yè)的流體負(fù)荷設(shè)備對變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

煤炭企業(yè)的流體負(fù)荷設(shè)備對變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，主要是在應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)對風(fēng)機的運轉(zhuǎn)速度和泵的運轉(zhuǎn)速度進行調(diào)節(jié)。變頻調(diào)速技術(shù)對風(fēng)機運轉(zhuǎn)速度的調(diào)節(jié)力度是非常大的。由于煤礦工作環(huán)境比較特助，在變頻調(diào)速裝置的設(shè)計上也會考慮到煤炭環(huán)境的特殊需要進行技術(shù)改造，以降低風(fēng)機的運轉(zhuǎn)速度。電機的輸出功率達到了前導(dǎo)器關(guān)閉時風(fēng)量以及風(fēng)壓的1/3。這種設(shè)計更符合礦井生產(chǎn)環(huán)境，平均每年可以節(jié)約大量的能源，電費也相應(yīng)地降低。在煤礦要求的液用泵上安裝變頻調(diào)速裝置，可以提高液用泵的靈活度，能夠?qū)に囅到y(tǒng)提高控制力度，保證產(chǎn)品質(zhì)量。使用變頻調(diào)速裝置還可以對液用泵的運行速度有效調(diào)節(jié)，可以使液用泵空轉(zhuǎn)的時間縮短，不必要頻繁地啟動、停止，可以節(jié)約鍛煉的能源。設(shè)備的運行成本降低了，確保礦井安全生產(chǎn)。

結(jié)語

綜上所述，煤礦企業(yè)作為基礎(chǔ)能源單位，不僅能源消耗量大，而且企業(yè)的運行成本也比較高。采用了變頻調(diào)速技術(shù)之后，系統(tǒng)實現(xiàn)軟啟動，減少了對電網(wǎng)的沖擊，減輕了起動對風(fēng)機葉片、電機的機械損傷；大幅度降低風(fēng)機噪音和振動，改善職工工作環(huán)境；實現(xiàn)無人操作，降低了工人勞動強度，解決了能源，而且降低了能源消耗，達到了節(jié)能降耗的預(yù)期目標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，煤礦機電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)將日趨完善。因此，必須積極推廣先進的交流變頻調(diào)速技術(shù)，用先進的設(shè)備武裝、改造煤礦等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，促進工業(yè)自動化的進一步發(fā)展。

參考文獻

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篇7

關(guān)鍵詞:礦山機電設(shè)備;故障診斷技術(shù);應(yīng)用

對于礦山機電設(shè)備而言，故障診斷技術(shù)可以對其運行的狀態(tài)進行了解和掌握，并判斷整體設(shè)備或者局部部件是否存在異常，找出故障與產(chǎn)生故障的原因，而且可以對故障發(fā)展的趨勢進行預(yù)測。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，礦山開采活動日益頻繁，大量的機電設(shè)備投入運行。在開采作業(yè)中，這些機電設(shè)備有很大機率發(fā)生故障，為了能夠及時地診斷并進行維修礦山機電設(shè)備的故障，應(yīng)用故障診斷技術(shù)已成為大勢所趨。

1礦山機電設(shè)備維護與維修的要點

礦山機電設(shè)備在運行過程中會發(fā)生各種各樣的故障，為了確保機電設(shè)備能夠正常運行，應(yīng)當(dāng)做好預(yù)防為主的計劃檢修工作，時刻保持對機電設(shè)備的觀察檢測，若在機電設(shè)備的使用過程中發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，則需要進行及時的排除與維護。同時，對礦山機電設(shè)備要定期進行檢查，也就是計劃檢修，如果在檢修過程中發(fā)現(xiàn)有安全問題或者設(shè)備磨損等情況，則需要進行及時維修。其次，在生產(chǎn)的同時兼顧設(shè)備檢修，正確處理好二者之間的關(guān)系。對于煤礦生產(chǎn)安全工作而言，設(shè)備檢修也是其重要的一部分，同樣需要投入一定的財力、人力以及物力。而有些煤礦為了確保年產(chǎn)量完成任務(wù)，忽視了設(shè)備的維護檢修工作，從而使得有些機電設(shè)備帶病工作，不但對日常的生產(chǎn)工作造成影響，而且容易引起煤礦安全事故。最后，日常保養(yǎng)與定期專業(yè)維修相結(jié)合。應(yīng)由專人負(fù)責(zé)機電設(shè)備的日常維護和保養(yǎng)，同時，專業(yè)的修理單位也要對機電設(shè)備進行定期檢查和維修。

2礦山機電設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用分析

2．1主觀診斷技術(shù)的應(yīng)用

所謂主觀診斷技術(shù)，主要是通過運用簡單的維修儀器，或者以以往的實踐維修經(jīng)驗為依據(jù)來診斷設(shè)備的故障。主觀診斷技術(shù)具有快速便捷的優(yōu)勢，其不足在于可靠性不高。主觀診斷技術(shù)又可以進行多種劃分，一般有以下五種:直覺經(jīng)驗法、故障樹分析法、邏輯分析法、堵截法、參數(shù)測量法［1］。直覺經(jīng)驗法主要是指以感官和經(jīng)驗為依據(jù)，輔之以看、聽、摸、聞和問等，對故障產(chǎn)生的原因進行診斷。直覺經(jīng)驗法能夠及時解決故障，但可靠性不高。故障樹分析法主要是先以系統(tǒng)為依據(jù)，將故障樹邏輯結(jié)構(gòu)圖做出來，在故障樹的頂部畫出系統(tǒng)故障事件。作為頂事件，在故障樹下畫出引起系統(tǒng)故障的基本事件。作為底事件，再以各個元件的故障率為依據(jù)，最后找出系統(tǒng)故障。這一方法適用于比較復(fù)雜、大型的系統(tǒng)故障。邏輯分析法主要是經(jīng)過邏輯分析故障的常見現(xiàn)象與邏輯關(guān)系，以此對故障產(chǎn)生的原因與位置進行確定，進而解決故障問題。堵截法主要是通過分析液壓系統(tǒng)的構(gòu)成，并結(jié)合故障現(xiàn)象，以此為依據(jù)對堵截點進行選擇，再通過對系統(tǒng)壓力和流量的變化進行堵截觀察，以此確定故障點。參數(shù)測量法主要是在系統(tǒng)回路中測出所需點的工作參數(shù)，然后和系統(tǒng)正常工作參數(shù)進行比較，從而發(fā)現(xiàn)參數(shù)正常與否，進而判斷出故障和故障點的位置，適用于定量預(yù)報和在線監(jiān)測。

2．2儀器診斷技術(shù)的應(yīng)用

儀器診斷技術(shù)就是通過控制設(shè)備系統(tǒng)的主要參數(shù)，既包括振動、溫度、壓力和力矩，也包括執(zhí)行部件的速度、泄漏等，使用計算機進行運算，或者使用相關(guān)儀器進行顯示，進而得出診斷結(jié)果［2］。在儀器診斷技術(shù)中使用到的診斷儀器包括綜合型、專用型和通用型三種。儀器診斷技術(shù)在發(fā)展過程中，逐漸呈現(xiàn)出了多樣化，不但包括便攜式和非接觸式，還包括了智能化和多功能化。

2．3數(shù)學(xué)模型診斷技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)學(xué)模型診斷技術(shù)使用的就是數(shù)學(xué)方法，通過對一些特征值進行測量，進而對這些信號進行相關(guān)性的分析和處理，以此確定故障的源頭。從本質(zhì)上說，數(shù)學(xué)模型診斷的基礎(chǔ)是信號和建模處理，其手段是傳感器技術(shù)與動態(tài)測試技術(shù)。

2．4智能診斷技術(shù)的應(yīng)用

智能診斷技術(shù)主要是由系統(tǒng)進行控制，對人腦特征進行模擬，對故障信息進行有效的獲取、傳輸和處理，同時進行再生和利用，對系統(tǒng)中事先存儲的專家診斷經(jīng)驗進行再次使用，從而診斷設(shè)備故障。智能診斷技術(shù)又可以劃分為多種類型，其中既包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)診斷法和灰色系統(tǒng)診斷法，還包括了專家系統(tǒng)診斷法和模糊診斷法［3］。而這四種方法中又以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與專家系統(tǒng)研究的最為廣泛，實現(xiàn)了智能化故障診斷。這兩種智能診斷技術(shù)多用于煤礦機電設(shè)備，其潛力巨大。以人工智能為技術(shù)基礎(chǔ)的專家診斷系統(tǒng)，主要是通過計算機技術(shù)的使用，對某些領(lǐng)域有巨大貢獻的專家進行模擬，將他們的經(jīng)驗方法用于設(shè)備故障的解決，這種診斷方法較為先進。

3故障診斷步驟

3．1建立數(shù)學(xué)模型

礦山機電設(shè)備在正常運行時會產(chǎn)生許多數(shù)據(jù)和參數(shù)，這些數(shù)據(jù)、參數(shù)能夠準(zhǔn)確反映礦山機電設(shè)備運行的狀況，為機電設(shè)備的故障診斷提供了十分重要的依據(jù)。建立數(shù)學(xué)模型就是為了更好地收集這些參數(shù)數(shù)據(jù)。從本質(zhì)上來說，故障診斷數(shù)學(xué)模型可以簡單劃分為兩個層次，即定性和定量。所以，礦山機電設(shè)備應(yīng)當(dāng)遵循這一原則來建立故障診斷數(shù)學(xué)模型。

3．2采集、處理和分析

信息進行信息數(shù)據(jù)的采集時，將傳感器針安裝在礦山機電設(shè)備上，在運行過程中，機電設(shè)備發(fā)出的各種信號通過傳感器針進行采集和測量，然后對這些收集的信息進行傳送并儲存在數(shù)據(jù)貯存器中，實現(xiàn)對參數(shù)數(shù)據(jù)的了解和掌握。這些數(shù)據(jù)還不可以直接作為故障診斷的依據(jù)，還必須進行相關(guān)的處理，刪除沒有價值的信息，對有價值得信息進行轉(zhuǎn)換，使其成為能夠被直接理解的數(shù)據(jù)，再進行分析和比較，將設(shè)備正常運行的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)作參考的對象和依據(jù)，對礦山機電設(shè)備的運行狀態(tài)進行判斷，最終確定設(shè)備故障，并找出故障原因。

3．3故障的預(yù)測

對信息進行科學(xué)有效的分析后，將其作為重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以此來預(yù)測和評估機電設(shè)備的故障情況。對于機電設(shè)備各元件的使用情況或使用壽命，也可以用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來進行預(yù)測和評估。經(jīng)過預(yù)測評估，機電設(shè)備的日常保養(yǎng)和維修便有了科學(xué)有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。

4結(jié)語

綜上所述，礦山機電設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用具有重要的意義，其有助于機電設(shè)備的維護與維修，確保機電設(shè)備的正常運行，保證了礦山生產(chǎn)的有序進行。對設(shè)備的診斷維修，能夠使設(shè)備的使用壽命得到延長，減少設(shè)備的運行維修成本，從而節(jié)約企業(yè)生產(chǎn)成本。

參考文獻:

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[關(guān)鍵詞]煤礦機電 變頻 節(jié)能技術(shù) 應(yīng)用

中圖分類號：S63 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）40-0249-01

隨著人們節(jié)能意識的不斷深入，越來越多的人認(rèn)識到了節(jié)能的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。在我國的煤礦行業(yè)中，機電變頻節(jié)能技術(shù)逐漸得到廣泛的應(yīng)用，為煤礦行業(yè)的節(jié)能和機械的平穩(wěn)調(diào)節(jié)做出了重要貢獻。加強對變頻節(jié)能技術(shù)的作用機理分析，和相關(guān)改良方法的分析，進而保證變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦行業(yè)的應(yīng)用，這是非常具有研究價值的。

1.變頻技術(shù)概述

變頻技術(shù)是指通過改變交流電頻率的方式實現(xiàn)交流電控制的技術(shù)，變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機無級調(diào)速的需要而誕生的。它是一種無附加轉(zhuǎn)差損耗的高效調(diào)速方式。由于變頻技術(shù)是根據(jù)電機的負(fù)載變來實現(xiàn)自身的功能變化，這樣就大大提高了電機的效率，也減少了磨損[1]。

隨著電力電子技術(shù)和控制理論的進步，變頻技術(shù)在理論和應(yīng)用方面取得了較快的發(fā)展。在功率器件方面，經(jīng)過GTR、IGBT的更替，并進一步發(fā)展為智能功率模塊（IPM），在控制理淪方面，壓頻比（U/o控制方式得到很大改進，矢量控制和轉(zhuǎn)矩直接控制方式在實際變頻器中廣泛應(yīng)用，模糊自優(yōu)化控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制方法成為新技術(shù)的研發(fā)方向[2]；調(diào)速系統(tǒng)的集成度越來越高。從單片機開始，先后產(chǎn)生了數(shù)字信號處理器（DPs），精簡指令集計算機（RISC），出現(xiàn)的高級專用集成電路（ASIC），在功能方面，變頻器的綜合化越來越高，除了能完成基本的調(diào)速功能外，具有內(nèi)置的可編程序、參數(shù)辨識及通信等功能[3]。利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的電能控制裝置稱作“變頻器”[4]。變頻調(diào)速就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的。

2.煤礦機電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

2.1 變頻節(jié)能技術(shù)在采煤機中的應(yīng)用

目前，采煤機變頻調(diào)速系統(tǒng)已從“一拖二”發(fā)展到“一拖一”，我國能量回饋型四象限運行的交流變頸調(diào)速采煤技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，國產(chǎn)電牽引采煤機行走功率最大2×110KW，變頻器電壓380V，能夠?qū)崿F(xiàn)額定轉(zhuǎn)速下恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速，額定轉(zhuǎn)速以上恒定功率調(diào)速及兩臺變頻器之間的主從控制和轉(zhuǎn)矩平衡[5]。從現(xiàn)場運行情況來看，四象限變頻器調(diào)速電牽引采煤機對大傾角工作面能較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)制動力矩，維持牽引速度基本不變，機器沒有發(fā)生下滑跑車的現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活。操作方便、速度調(diào)節(jié)可靠。

2.2 變頻技術(shù)在提升機的應(yīng)用

變頻技術(shù)在礦井提升機的應(yīng)用，主要采用了高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)：第一，在提升機電控系統(tǒng)設(shè)計中，高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，采用單元串聯(lián)多電平能量回饋型四象限高壓變頻控制系統(tǒng)。高壓主電路與低壓控制電路之間的通訊采用光纖傳輸，保證電隔離性能安全可靠。系統(tǒng)抗干擾能力強。第二，提升機電氣控制系統(tǒng)采用PLC控制，實現(xiàn)提升全過程的位置控制、速度控制、動態(tài)畫面監(jiān)視和絞車系統(tǒng)的各項保護功能，滿足電磁兼容性的技術(shù)要求。

2.3 在皮帶輸送機中的應(yīng)用

變頻技術(shù)在皮帶機方面的應(yīng)用具有和提升機相同的原理。在皮帶將井下的煤炭運送到地面上的過程當(dāng)中，更大地發(fā)揮摩擦力的牽引作用，通過張力變形和摩擦力帶動物體在支撐輥輪上運動，成功地完成煤炭運送工作。在傳統(tǒng)的皮帶機運輸過程當(dāng)中，采用液力耦合器來實現(xiàn)皮帶機的軟啟動，這常常容易造成皮帶斷裂和老化。采用變頻技能技術(shù)主要是降低電機啟動時的電流波動，減少機電內(nèi)內(nèi)的機械沖擊和發(fā)熱的情況。使得皮帶機的傳送功能能夠獲得最大的發(fā)揮，解決功率平均和同步問題。

2.4 變頻技術(shù)在煤礦通風(fēng)機的應(yīng)用

主扇風(fēng)機在煤礦生產(chǎn)中有著重要的地位，作為礦井主通風(fēng)，它每天24h不停

地運轉(zhuǎn)，是整個礦井的“呼吸”系統(tǒng)。由于變頻器改造后風(fēng)機可以實現(xiàn)變頻軟起動，避免了起動電流的沖擊，不僅對電網(wǎng)沒有任何沖擊，而且還可以隨時起動或停止。進行變頻改造后，風(fēng)機的大部分工作時間都在較低的速度下運行，因而大大降低了風(fēng)機工作的機械強度和電氣沖擊，將會大大延長風(fēng)機的使用壽命。

2.5 變頻技術(shù)在水泵中的應(yīng)用

礦井中應(yīng)用較多的另一種設(shè)備是多級離心泵。電能輸送給水泵電機后，電機帶動多級離心泵旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機械能，把井下的水舉排到地面。由于水泵是在井底工作，工作環(huán)境非常惡劣，傳統(tǒng)的供電方式一全壓、工頻使它故障頻繁，運行成本大增。一方面，水泵在工頻啟動時，啟動電流大，電機電纜的壓降較大，使得電機電纜在啟動過程中的反壓較高，使絕緣性能降低，每次開機都會使水泵壽命降低，大大影響了水泵的使用壽命。另一方面，水泵在正常工作時，普遍存在著電機負(fù)載率較低的情況，水泵的功率因數(shù)較低，耗電量多，“大馬拉小車”現(xiàn)象嚴(yán)重。通過改變電動機轉(zhuǎn)速，在降低水流量的同時，可有效降低系統(tǒng)的電能損耗。

3.結(jié)語

社會經(jīng)濟的發(fā)展以及節(jié)能意識的不斷深入，變頻技能技術(shù)的應(yīng)用也將越來越廣泛。可以預(yù)見的未來的電能節(jié)能技術(shù)必然有變頻技能技術(shù)的一片天空，煤礦行業(yè)是電能消耗的重要行業(yè)之一，對其電機設(shè)備的變頻技能技術(shù)改造勢在必行。加強對其變頻技能技術(shù)的改造和應(yīng)用，可以有效的提升行業(yè)的生產(chǎn)效率，有效的提升電能的利用率，提升行業(yè)的經(jīng)濟效益。

參考文獻

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篇9

【摘 要】近年來，機電一體化技術(shù)在礦山機電設(shè)備的應(yīng)用問題得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，研究其相關(guān)課題有著重要意義。本文首先對機電一體化技術(shù)相關(guān)內(nèi)容做了概述，分析了機電一體化技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用問題，并結(jié)合相關(guān)實踐經(jīng)驗分別從多個角度與方面，就礦山機電一體化的創(chuàng)新問題展開了研究，闡述了個人對此的幾點看法與認(rèn)識，望有助于相關(guān)工作的實踐。

【關(guān)鍵詞】機電一體化；礦山機電設(shè)備；應(yīng)用

前言

作為礦山機電設(shè)備在實際應(yīng)用中的一項重要方面，對機電一體化技術(shù)的探討占據(jù)著極為關(guān)鍵的地位。該項課題的研究，將會更好地提升對機電一體化技術(shù)應(yīng)用的分析與掌控力度，從而通過合理化的措施與途徑，進一步優(yōu)化礦山機電設(shè)備的最終整體效果。

一、機電一體化技術(shù)概述

先進的機電一體化技術(shù)是有機整合了控制功能、主功能與動力功能，并在此基礎(chǔ)上，引進微電子技術(shù)、智能軟件技術(shù)，相互結(jié)合，相互滲透，而并非集中技術(shù)的簡單相加。機電一體化技術(shù)是使信息、計算機、機械、微電子等先進技術(shù)結(jié)合成最佳匹配系統(tǒng)。將先進的機電一體化技術(shù)應(yīng)用于煤礦機械中，將在很大程度上提高煤礦開采的安全生產(chǎn)，降低勞動強度，改善工作環(huán)境。

先進的機電一體化技術(shù)可以分為3個階段：第一階段是20世紀(jì)60年代以前的發(fā)展時期，在這一發(fā)展階段，由于軍事原因在很大程度上促進了電子技術(shù)與機械系統(tǒng)的相結(jié)合，機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)研制總體上處于自發(fā)水平，然而，當(dāng)時的電子技術(shù)水平的局限，機電一體化技術(shù)的研發(fā)產(chǎn)品不能廣泛推廣，無法深入發(fā)展；第二階段是從20世紀(jì)70年代開始的，這一發(fā)展階段中，計算機、通信、控制技術(shù)的飛速發(fā)展，為機電一體化產(chǎn)品的研制提供了外部技術(shù)基礎(chǔ)。其中微型計算機、大規(guī)模集成電路的研發(fā)，為機電一體化技術(shù)的發(fā)展提供了物質(zhì)條件。上世紀(jì)90年代開始，智能化是機電一體化技術(shù)的主要發(fā)展方向。這一階段是其第三發(fā)展時期。微細加工技術(shù)、光學(xué)技術(shù)等滲透到了機電一體化技術(shù)中，出現(xiàn)了一些新的機電一體化技術(shù)分支。

二、機電一體化技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用

（一）煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

煤V安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是一項最能夠表現(xiàn)煤礦機電一體化技術(shù)的系統(tǒng)，在我國的發(fā)展相對較晚。我國自上世紀(jì)80年代研究國外的先進煤礦監(jiān)控技術(shù)，通過消化吸收，自行研制出煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，促進了我國監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展。例如煤炭科學(xué)總院研制開發(fā)的KJ95、KJ90系統(tǒng)，就對監(jiān)控系統(tǒng)智能水平進一步提升。安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用在礦生產(chǎn)中，經(jīng)長期實踐，在采煤安全方面發(fā)揮了重要作用。

（二）機電一體化技術(shù)在采煤機方面的應(yīng)用

機電一體化技術(shù)應(yīng)用于采煤機的典例就是成功研制出了電牽引采煤機。與傳統(tǒng)液壓牽引采煤機不同，電牽引采煤機具有更強的牽引力，采煤機下滑時，能夠進行發(fā)電制動，有效節(jié)約了能源，可以在大傾角煤層進行牽引，可靠性好、效率高、動態(tài)特性良好、磨損小、維修量小。而且電牽引采煤機的傳動結(jié)構(gòu)十分簡單，具有較高的能量轉(zhuǎn)化效率。

（三）在帶式輸送機方面的應(yīng)用

我國重點實施煤礦生產(chǎn)項目，促進了在帶式輸送機方面廣泛應(yīng)用機電一體化技術(shù)，使得大功率、長距離的井下帶式輸送機產(chǎn)品、技術(shù)進步、發(fā)展迅速。目前我國自行研制開發(fā)的帶式輸送機有很多種類，在研發(fā)核心技術(shù)產(chǎn)品基礎(chǔ)上，研制開發(fā)了PLC為核心的多種制動、軟啟動裝置和可編程控制設(shè)備等。通過利用調(diào)速型液力耦合器、行星齒輪減速器等，確保驅(qū)動系統(tǒng)可以更有效開展工作。

（四）機電一體化技術(shù)在提升機方面的應(yīng)用

煤礦機械的一體化技術(shù)應(yīng)用的最高水平典例就是交直流全數(shù)字化提升機。有機結(jié)合滾筒、驅(qū)動的機械結(jié)構(gòu)，應(yīng)用在內(nèi)裝式提升機上，充分整合機械、通信、電力電子及自動控制等先進技術(shù)。全數(shù)字化提升機應(yīng)用總線方式，極大的實現(xiàn)了電器安裝的簡化，效果高度可靠，而且硬件配置簡單，相互間的兼容功能很好。我國研制開發(fā)的全數(shù)字化提升機，應(yīng)用雙處理器組成核心系統(tǒng)部分，性能可靠、先進，具有較高的準(zhǔn)確性。

（五）在支護設(shè)備中的應(yīng)用

液壓支架是煤礦采煤工作中應(yīng)用的支護設(shè)備，目前正向電液控制方向發(fā)展，利用先進的計算機技術(shù)，結(jié)合液壓控制，形成定壓雙向鄰架，能夠降低并減去對頂板、支架產(chǎn)生的沖擊荷載。應(yīng)用在煤礦開采工作中的電液控制支架，不但能實現(xiàn)1架/3s的最快速度，還可檢測支架的工作狀態(tài)。乳化液泵是提供液壓支護設(shè)備高壓液體的裝置，因此必須具備大流量供液能力及高壓，還應(yīng)結(jié)合用液量進行自行調(diào)控。我國研制開發(fā)的智能型乳化液泵站系統(tǒng)包括智能型乳化液泵站供液、自動配液系統(tǒng)兩部分，可實現(xiàn)油箱、油位高度的自行檢測，自主配液；還能進行乳化液濃度的在線自動檢測、調(diào)節(jié)，一旦發(fā)現(xiàn)濃度不符合規(guī)定值，會發(fā)出聲光警報；另外，具有定時反沖洗功能，控制、監(jiān)督實際用液量，遠程傳輸功能良好。

三、礦山機電一體化的創(chuàng)新

（一）創(chuàng)新產(chǎn)品造型

客戶在選購產(chǎn)品時，首先關(guān)注的是產(chǎn)品外在形象，對產(chǎn)品造型加以創(chuàng)新，使其外觀得以優(yōu)化的同時而不影響其功能的正常發(fā)揮，這是產(chǎn)品造型創(chuàng)新的基本要求。要創(chuàng)造出新穎的產(chǎn)品造型，可以優(yōu)先選擇計算機軟件設(shè)計的方法，不僅設(shè)計成果可視，還能提高造型創(chuàng)新的效率。

（二）創(chuàng)新產(chǎn)品功能

利用機電一體化技術(shù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品，功能創(chuàng)新主要側(cè)重于兩方面，一方面是對已有的產(chǎn)品進行功能創(chuàng)新和完善，這是對產(chǎn)品已有功能的擴充和延展，風(fēng)險相當(dāng)?shù)停踔量梢院雎裕恍枰度脒^多的資金與技術(shù)就能實現(xiàn)產(chǎn)品功能的改造和完善；另一方面是從礦山開采的生產(chǎn)實際出發(fā)，根據(jù)需要進行新產(chǎn)品的研發(fā)，使其功能能滿足實際生產(chǎn)的需求，這一層面就需要企業(yè)投入相當(dāng)一部分資金與技術(shù)，換個角度分析，也是企業(yè)創(chuàng)新能力和研發(fā)技術(shù)的較量，成功開發(fā)具有實際應(yīng)用價值的新型機電一體化設(shè)備和產(chǎn)品，是企業(yè)快速、高效運轉(zhuǎn)的強有力保障。

（三）創(chuàng)新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

產(chǎn)品創(chuàng)新的一項關(guān)鍵內(nèi)容就是結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新。機電一體化產(chǎn)品在設(shè)計中進行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，通常體現(xiàn)在物理機械結(jié)構(gòu)、傳動方式、動力裝置以及周邊設(shè)備的搭接形式等方面的創(chuàng)新。

（四）創(chuàng)新產(chǎn)品材料

產(chǎn)品材料方面的創(chuàng)新大體分為：一是研發(fā)用于產(chǎn)品制造的新型材料，如納米材料、高分子聚合材料等；二是選用剛度強、重量和體積都偏小，并且具有抗震性、耐高溫和耐腐蝕等優(yōu)良性能的材料。

（五）創(chuàng)新控制和傳感

一方面，機電產(chǎn)品性能直接影響著控制系統(tǒng)，如對執(zhí)行機構(gòu)位移、速度及加速度的控制；另一方面，傳感技術(shù)和傳感儀器也是機電一體化的重要內(nèi)容，對傳感器的檢測技術(shù)進行創(chuàng)新，研發(fā)性能更加優(yōu)良的傳感器，甚至是供礦山開采的專用型傳感器，都是企業(yè)自主創(chuàng)新的制勝法寶。當(dāng)前，機電產(chǎn)品智能化尚處于低級階段，加快微處理器的研發(fā)進度，使機電產(chǎn)品在模糊控制以及網(wǎng)絡(luò)控制等方面得到大幅度提升是機電產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)面臨的重要課題。

四、結(jié)束語

綜上所述，加強對機電一體化技術(shù)在礦山機電設(shè)備應(yīng)用的研究分析，對于其良好實踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的機電一體化技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)該加強對其關(guān)鍵環(huán)節(jié)與重點要素的重視程度，并注重其具體實施措施與方法的科學(xué)性。

參考文獻：

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篇10

關(guān)鍵詞：機電設(shè)備、交流真空斷路器變頻器、YCD永磁機構(gòu)、三相落地式

中圖分類號：C39

1、礦井機電系統(tǒng)概況

龍煤集團鶴崗分公司興安煤礦地面變電所擔(dān)負(fù)著全礦地面，井下二三水平的生產(chǎn)、通風(fēng)、取暖、照明等供電任務(wù)。隨著井下四水平的延深開采，鋼帶機的投入運行，生產(chǎn)任務(wù)的不斷加重，操作也愈加頻繁；而現(xiàn)有的高壓設(shè)備大都是80-90年代生產(chǎn)或仿造的，有的甚至仍是貧油斷路器，運行靈敏性、選擇性及穩(wěn)定性都無法滿足現(xiàn)在的生產(chǎn)要求，對工作人員的安全也形成了嚴(yán)重的威脅，2010年8月對我礦地面變電所進行了整體改造、更新。

2、設(shè)備選型及改造過程

首先，對變電所內(nèi)各配出線路負(fù)荷進行細致的統(tǒng)計校對，然后逐臺進行高壓斷路器的選型。

我們以1617（副井1#）的選型為例：

2.1 按工作環(huán)境選型

1）安裝地點：室內(nèi)

2）環(huán)境溫度：-30℃―+40℃

3）相對濕度≤90%

4）海拔高度≤1000米

5）安裝環(huán)境：無導(dǎo)電塵埃，無劇烈震動。

2.2 按正常工作條件選擇額定電壓Ue和額定電流Ie

Ue ≥0，Ie≥Ig

式中：Ue為斷路器的額定電壓；

Ie 為斷路器的額定電流。

因為地面變電所授入電源電壓≥6 KV，1617#（副井1#）所控制的副井配電室，負(fù)荷為1000KW電機，額定電流為173A，啟動電流為6―8倍額定電流，故初步選用ZN73A/B-12，1250/31.5永磁真空斷路器，其額定為1250A，額定電壓為12KV。

2.3 按短路電流效驗ZN73A/B-12，1250/31.5型斷路器的穩(wěn)定性

1）斷路器的動穩(wěn)定性效驗。

要求斷路器的極限通過電流峰值（或有效值Imax）應(yīng)大于或等于短路沖擊值（電流有效值Ich）即Imax≥Ich。

我礦地面6KV母線的短路電流值如下表：

Ich=I∞ 短路電流有效值 Ich短路電流沖擊值

10.9KA 27.8KA

而所選斷路器的極限電流峰值為80KA。

變電所母線最大短路電流沖擊值為27.8KA

imax=80KA>27.8KA

故動穩(wěn)定性符合要求。

2）斷路器的熱穩(wěn)定性的效驗

Irw≥Ix

式中Irw、trw―分別為斷路器的熱穩(wěn)定電流及該電流所對應(yīng)的熱穩(wěn)定時間。

Ix、ti―分別為短路穩(wěn)定電流及該電流作用下的假想時間。

由于控制1617#（副井1#）的開關(guān)在變電所內(nèi)，負(fù)荷側(cè)短路電流為6 KV母線上的短路電流，所以1617#（副井1#）開關(guān)的短路電流應(yīng)取為Ix=10.9KA，假設(shè)開關(guān)柜斷電保護動作作用時間為0.4s。那么斷路器相當(dāng)于4s的熱穩(wěn)定電流

Irw=10.9× =3.447KA

Ich=31.5 KV>Irw=3.447KA

故熱穩(wěn)定性符合要求。

2.4 斷路器容量的校驗

斷路器能可靠地切除短路故障的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)是它是額定斷流容量，所以要1617#（副井1#）所控制回路的最大短路容量應(yīng)小于或等于其斷路器的額定開斷流容量，它的分?jǐn)嗄芰ΤＳ妙~定電壓下額定斷流容量來表示。

即S=1.732×6.3×10.9=118.9MVA

Se=1.732×12.5×31.5=654.09 MVA

S=118.9 MVA

故斷流容量校驗合格，選型正確。

3、設(shè)備系統(tǒng)簡介

ZN73A/B―12型內(nèi)交流真空斷路器有可靠的聯(lián)鎖功能，適于開斷重要負(fù)荷及頻繁操作的場所，同時配用可靠性的YCD永磁機構(gòu)，ZN73A/B―12型戶內(nèi)交流高壓真空斷路器是采用和真空滅弧前后布置的形式，主導(dǎo)回路為三相落地式結(jié)構(gòu)。該斷路器將滅弧室上、下出線座安地絕緣筒內(nèi)，因而抗電性性能強。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計，極大地減少了粉塵在滅弧室表面的聚積，同時還可防止真空滅弧室受到外部意外因素的損壞；在濕熱場合及嚴(yán)重污穢環(huán)境下，亦可對電壓效應(yīng)顯現(xiàn)出高阻態(tài)；同時該型斷路器采用YCD系列永磁機構(gòu)，實現(xiàn)了機構(gòu)終端位置的保持功能、高壓真空斷路器的電磁操動，永磁保持，電子控制。通過采用電子或微機系統(tǒng)來對分合閘線圈進行監(jiān)控，由于動作部件很少，轉(zhuǎn)換和連接機構(gòu)很少，大大地減少了動作時間的分散性和不可控性，可靠性提高；還可長期頻繁操作，真正實現(xiàn)了免維修，又采用了電容作為操作電源，避免了輔助電源波動對機構(gòu)動作特性的影響。

ZN73A/B―12型內(nèi)交流的高壓真空斷路器是采用YCD系列永磁機構(gòu)的新一代斷路器，額定電壓12 KV，三相交流50HZ的戶內(nèi)斷路器高壓真空開關(guān)設(shè)備。

4、結(jié)語

針對礦井機電裝備分布范圍廣、種類多、等特點。本文通過對礦井地面變電所的整體改造，既實現(xiàn)了對設(shè)備的遠程操縱及微機監(jiān)控，又構(gòu)建了其體系結(jié)構(gòu)。該模式以建立機電裝備信息數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，進而對機電裝備進行監(jiān)控、綜合評價、健康維護、同時又實現(xiàn)了工作人員工作在一個低噪音、無污染、無爆炸危險的環(huán)境中，確保了人身安全。最終實現(xiàn)對礦井機電裝備管理的持續(xù)改進。通過具體應(yīng)用表明該模式可以為實現(xiàn)礦井機電裝備安全高效運行提供有效的保障。

參考文獻

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