变频节能技术在煤矿井下机电设备中的运用

李建军

摘 要：我国是能源资源大国，具有非常丰富的煤矿储量，由此孕育出了大量的煤炭工业。但是由于煤矿机电设备在使用过程中会存在大量的能源资源消耗，无形中造成了资源的浪费以及生产成本的提高。因此，必须要加强对煤矿机电设备的性能的优化，减少设备故障发生的概率，应用变频节能技术降低设备运行过程中的能源消耗，优化整体的工作性能，保证煤矿生产能够安全、合理、稳定、持续的生产。

关键词：变频节能技术；煤矿井下；机电设备

引言：煤炭资源是国家一项重要的资源，煤炭开采的效率和质量对煤矿企业经济效益具有重要影响。但是在当前煤矿开采工作进行过程中，其使用的机械开采设备的功率大多是恒定的，这就导致在设备处于闲置状态时，由于设备没有关闭，因而还会产生大量的能耗浪费，需要相关单位加强重视，及时解决。

1.变频节能技术及其基本原理

变频节能技术是应用半导体元件来对电流的工作频率进行调整，继而实现调整设备运行功率的目的。该类方法不仅可以提高设备的运行效率，还可以降低设备运行过程中不必要的能源耗费，对提高企业的经济效益具有重要意义。变频器在节约能耗方面发挥了重要作用，其负载状态明显改善，在调节输出频率时遇到的问题明显减少，可以有效提高其后续各项工作的工作质量，延长电动机的使用寿命。该过程中应用的主要原理是利用变频器将线路中的电流转变成直流电，同时可以发挥滤波的作用来开展后续工作，再通过逆变器将直流电转变成可控的交流电，最终输出到电动机中，可以有效提高其各项工作的工作质量。该技术的应用可以克服传统电动机工作过程中功率不变的弊端，与以前相比设备将会运行得更加平稳，对提高设备运行的整体质量具有重要意义。

2.变频节能技术在煤矿井下机电设备中的应用

2.1变频节能技术在煤矿井下提升机运行中的应用

煤矿井下机电设备主要由提升机、采煤机、胶带输送机以及流体负荷设施组成，提升机作为煤矿井下机电设备的主要组成设备之一，对于煤炭的开采起着十分重要的作用。在传统的提升机控制中，虽然采用金属电阻对提升机的运行速度进行调整，但是无法根据实际的工作需求对提升机的运转速率实现动态调整，并且传统的金属电阻在调整的过程中存在着较高的能耗问题，并且金属电阻在调整提升机速率的过程中会放热，因此存在一定的安全隐患。采用变频节能技术可以对提升机的运行效率实现自动控制，可以根据提升机的实际需求来调整工作速率，同时具有节能作用，有效降低煤矿井下提升机的电能消耗。

2.2变频节能技术在采煤机中的应用

采煤机是煤矿开采的主要设备之一，传统的采煤工作中，煤矿井下的采煤机选择架线式牵引机，并且牵引机的动力来源于直流电机，虽然直流电机的反应速度较快，但是直流电机的构造复杂，并且功率较小，无法满足采煤工作的需求。此外，直流电机的故障发生率较高。从我国煤炭企业发展的整体情况来看，我国大多数煤矿采用触头电阻的方式来调整直流电机的工作速度，但是调整过程中的调整效率极低，并且会造成大量的能源浪费，因此，本文主要采用三相异步交流鼠笼式电机来对传统的采煤机进行改造，在三相异步交流鼠笼式电机中应用变频节能技术可以对采煤机的运行速率进行均匀调节。我国大多数煤矿企业的架线式牵引采煤机的功率为2×150kW，工频的变频电压为460V，因此在额定转速下可以对电机进行调速，而将变频节能技术应用于其中可以有效提高电机控制效率。

2.3变频节能技术在胶带输送机中的应用

由于胶带输送机与提升机的工作原理类似，因此在胶带输送机中应用变频节能技术可以实现对摩擦力牵引作用的高效利用，并且通过变频调节的功能减少设备损耗，此外，通过变频节能技术可以对胶带输送过程中的驱动机的功率进行调节，从而减少胶带输送机的故障概率[1]。与此同时，通过对变频节能技术的应用，可以避免输送机电机启动过程中的电流波动，从而减少机械冲击和电机发热，提高胶带输送机的安全性与稳定性，在保障设备以及操作人员安全的基础上有效提高胶带输送机的运行效率，以此发挥胶带输送机的最大作用，提高采煤、输煤工作的效率。此外，变频节能技术在煤矿井下机电设备的应用过程中可以实现功率同步，从而实现各设备之间的协调工作。

2.4变频节能技术在流体负荷设施中的应用

流体就是指的液体、风等，因此流体负荷设施主要是煤矿井下机电设备中的风机与各种泵，通过变频节能技术的应用，可以有效降低设备转速，但是流体输送效率会提高，因此，通过相关数据显示，在流体负荷设施中引入变频节能技术可以在降低设备功率的同时提高工作效率，提高流体负荷设施的适应能力。

3.变频节能技术在煤矿井下机电设备运用过程中的障碍及解决方法

3.1变频节能技术在煤矿井下机电设备运行过程中的障碍

通过本文前半部分的论述可以发现，将变频节能技术应用到煤矿井下机电设备的运行中去可以有效降低设备运行能耗，同时提高机电设备的运行效率。虽然变频节能技术在理论上具有巨大的应用优势，但是在实际的应用过程中，由于种种因素的阻碍，变频节能技术并没有得到很好的利用。在大型煤炭企业中，可以调集资金和人才去引进并应用变频节能技术，同时还可以针对不同机电设备的实际需要对变频节能技术进行创新，但是在我国的中小型煤炭企业中，由于缺乏充足的资金，往往无法引进变频节能技术[2]，并且由于技术上的限制，缺乏专业化的人才进行技术指导，导致变频节能技术即使引进了也无法达到预期的应用效果。除了上述因素之外，变频节能技术主要应用于井下机电设备，但是井下机电设备的工作环境较为恶劣，往往是潮湿、地位、高压的工作环境，因此变频节能技术无法充分发挥技术优势，此外，在技术应用过程中，还需要考虑应用过程中出现安全隐患的可能性，在技术应用过程中需要对安全隐患进行及时规避。需要注意的是，要想有效应用变频节能技术，必须针对该技术形成特定的管理制度，从而实现对设备、人员以及技术应用情况的动态监管，但是就目前的技术应用现状来看，并未形成具有针对性的管理制度。

3.2变频节能技术应用障碍的解决对策

针对资金问题和技術问题，中小煤矿企业之间可以开展合作，共同筹集资金来引进节能变频技术，并且利用丰厚的待遇来吸引人才、留住人才，从而推动变频节能技术的应用。对于资金不足的企业来说，也可以依附于大型煤矿企业，并派遣学习人员进入大型企业内部展开学习，从而为自身引入变频节能技术积累经验。在变频节能技术应用的过程中，煤矿企业需要加强井下设备运行环境的建设，为机电设备的运行提供安全、有序的环境，同时对机电设备运行过程中可能出现的隐患做好预防工作，并且做好紧急预案。最后，煤矿企业需要针对技术应用情况制定相应的管理制度[3]，加强对于设备、人员以及技术应用现状的管理和监督。

结论：

简而言之，煤矿企业的发展关系到国民经济的正常运行，同时煤矿开采又属于高危作业，因此通过变频节能技术的应用，不但可以降低煤矿开采的能耗，同时还能提高煤矿开采的安全性，提高机电设备运行的稳定性，从而促进煤矿企业的安全生产。

参考文献：

[1]李小蓉.煤矿企业机电设备的节能降噪措施探究[J].技术与市场，2018（6）：201，203.

[2]刘洋.关于煤矿机电设备中变频节能技术的思考[J].机械管理开发，2019，31（9）：189～191.

[3]郑志平.变频节能技术在煤矿井下机电设备中的应用[J].中国新技术新产品，2018（16）：15～16.