变频技术在煤矿中的应用

李 静

（山西潞安（矿业）集团有限责任公司， 山西 长治 046204）

引言

煤炭市场存在着激烈的竞争，尤其是国外煤炭价格低，对国内市场构成明显的价格优势。在激烈的市场竞争中，煤炭企业要想提高企业效益，节能是重要途径之一。煤矿生产依靠大量大功率机械设备，每年需要消耗大量电能，利用节能技术可以较为显著地降低设备耗电量，提高企业效益[1]。而且煤矿生产使用的机械设备一般比较昂贵，利用变频技术可以改善某些设备的使用工况，提高设备使用寿命，进一步为煤矿节约增效[2]。可以说，变频技术对于现代煤矿的安全生产、企业经济效益有着重要意义。本文对变频技术在煤矿中的典型应用进行介绍，主要包括提升机、运输机、空气压缩机、风机、采煤机中的应用。

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[3]。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[4]。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。

6 结语

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。