煤矿机电变频控制技术与节能分析

李永庆

摘 要：我国地大物博，有着丰富的自然资源，但是，与此同时，我国还是一个人口大国，在能源比例分配上，人均占有量较少，虽然说我国当前推崇新能源，但是煤炭资源仍是我国主要能源之一，是人们生活中必不可少的一部分，所以对煤炭的需求量极大，在煤炭作业中，相关机械设备不仅会对煤炭资源造成影响，还会影响到生产效率，为了缓解这一问题，煤炭企业将变频控制技术应用到相关设备之中，在降低耗能的同时能够进一步提升生产效益。

关键词：煤矿机电;变频控制技术;节能

引 言

我国近年来的发展步伐加快，生产过程中对能源的消耗量也急剧增加，以煤矿行业为例，我们为了保证更高的经济效益，大力研究变频控制技术，在保证开采过程节能环保的同时，加大对开采设备的合理控制，让开采过程中的能源损耗降到最低，做到能源的合理利用。除此之外，煤矿机电设备安全管理，以及煤矿机电设备管理系统的工作人员综合素质的水平高低、管理的效果好坏，同样会直接地影响其生产的安全与效率。

一、煤矿机电设备存在的问题

（一）提升设备存在的问题

煤矿企业具有环境复杂、工作量大、工作强度大的特点，煤炭生产对机电设备依赖性较强，在煤矿生产过程中，提升设备是主要的机电设备之一。提升机主要发挥为生产的煤炭提供安全可靠的运输以及运送煤矿工作人员的功能。我国传统的煤矿提升设备主要通过在电动机的转子内部电路中接入金属电阻，通过电气控制系统或者接触器等对电阻进行切断控制，通过这种方式来实现对提升设备的调节和控制。这种控制方式尽管较为简单，但是在实际生产应用中，存在较大弊端，主要体现在对电能的依赖性过强，电能消耗过大;此外，这种控制方式散热性能也不理想，容易由于热量提升造成其他意外情况发生;同时，由于利用电阻实现对提升设备的控制，限制了控制的有效范围，提升设备运行中，速度和精度都无法得到保障，尤其在提升设备需要降速或者下行时，往往需要利用制动电源或利用低频电源进行控制，这提高了设备损毁的概率，降低了提升设备工作效率。

（二）皮带启动中电流过大问题

我国煤矿企业进行煤矿开采过程中，皮带机设备发挥着重要的作用，皮带机设备的电机功率较大。皮带机设备是通过机电设备绕组的降压启动实现频率运转的，运用液力耦合器带动皮带机运转。皮带机启动时，往往会出现较大的电流，很容易造成电压的波动，对电动机内部形成巨大的机械式冲击，在这种冲击下，电动机会产生大量的热，使电动机在短时间内温度升高，给电动机带来较大的损害。另外，电动机在很短时间内实现启动，导致皮带机皮带拉力加大，加大了对胶带的损伤。不仅如此，液力耦合器在启动的瞬间会出现油温升高情况，将会给设备带来较大损伤，不仅带来安全影响，也增加了煤矿企业机电设备维修和维护费用，提高生产运营成本。

（三）通风设备存在的问题

煤矿企业生产环境较为复杂，工作环境中常常有大量的烟尘和有害气体，通风设备是煤矿企业机电设备中重要组成部分。煤矿企业通风设备通常需要长时间运行，在长期工作中，随着煤矿开采进度的发展，矿井下的风压也将发生变化，需要不断加大通风设备的功率，这样才能确保良好的通风效果，传统的通风设备在速度调整方面存在很大不足，无法根据实际需求进行调整，给通风设备稳定性和可靠性带来影响。

二、煤矿机电变频控制技术与节能要点

（一）通风机中的运用

在矿井的主要设备中，在矿物生产中通风机起着重要的作用。作为重要通风设备，它运行时间久，在矿井中被稱为“呼叫系统”。随着采矿和挖掘工作的进展，风压持续增大，其所需的功率也在增加。所以，在矿井下作业是通风机的功率也是重要问题。采用设备进行变频调速后的矿井通风机，通过巷道风量需求的预测进行调速，减少了能耗，实际效果也非常的好。由于在修改变频器后的通风机即可实现变频软启动，因此，电流的冲击减弱，减少了对电网设备的影响，并且可以随时启动和停止。多数情况下，通风机的运行速度较低，这使通风机工作强度降低，从而可以延长通风机的使用年限，减少了维护的次数。同时，为了保证相同的电动机转速，在正常情况下，要求 2 台电动机的工作频率尽可能一致，以避免形成风阻并影响风扇的正常运行。

（二）变频控制技术应用于矿井提升机

在矿井提升机中，当变频控制技术应用在驱动系统中之后，能够有效解决诸多的不足之处，除了能够增强设备的保护作用，还能提升设备的系统性，在平滑、无极变速等方面也得到了显著改善。在应用方面，主要体现在以下方面。①与编程器的结合。在电控系统中，经过指令变换，可以充分控制继电器，在此基础上，可以将梯形图以及电路图进行灵活转换;②在继电器控制方面。不需较多的外部线路，不仅继电器的应用数量显著减少，在故障方面也得到了有效改善，还进一步解决了空间不足的问题;

（三）在皮带机中的应用

煤矿机电设备中的皮带机的启动过程时间短，一旦皮带的韧性不够，则在系统启动后，会发生皮带断裂的问题，从而影响正常的采煤工作。另外，皮带机在启动后产生的电流较大，时间一长对电网有着非常不利的影响，这个过程产生了严重的安全隐患。在皮带机中采用变频技术，不仅可以改善其原来的运行方式，同时产生的电流也有了大幅下降，保障了作业人员的人身安全。

这里我们使用变频技术，可以让传输皮带机实现缓慢启动，结合变频技术改造后的皮带机，在煤矿运输空载少载时可以调整皮带运输频率，减少能源消耗，也能使皮带机的性能变得更加稳定。这样一来，机电皮带机对能源就能做到全面的利用，基本不会浪费电机的效率;同时高压变频器能够有效达到皮带机能量回馈功能，更加彻底地节约了资源，让煤矿开挖为企业创造出更高的经济效益，同时做到环保，符合我国可持续发展的战略方针;设备的稳定运行也减少了损坏的概率，让企业节省维修费用。

（四）变频控制技术应用于井下水泵

在整个矿井中，井下水泵主要是起到排水的作用。在建井以及生产的过程中，由于富水区域的不同，以及季节的不同，在涌水量方面也会存在一定的差异性，可见，应该根据具体的出水情况，定期调整井下水泵的排水作业，正确认识水泵类型和涌水量之间的关系。在水泵中，经过变频调节控制技术的运用，可以对设备进行改造与升级，依据矿井的排水量，合理调整电机的运转功率，以及运转速度，进而满足矿井的实际排水需求，不仅能耗得到了有效降低，设备的工作期限也得到了有效延长。

结束语

总的来说，在当前煤矿生产的过程中，所用到的机械设备会直接对煤炭能源产生影响，尤其是传统模式下的煤矿机械设备，会出现大量的能源耗费情况，因此，大部分煤矿产业在生产过程中开始加入机电变频控制技术，有效的改善了传统模式能耗较大的弊端，能够达到节能的效果，所以该项技术在未来仍具有良好的发展前景。

参考文献

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[2] 仇剑博.煤矿机电变频控制技术与节能探讨[J].石化技术，2019.

[3] 魏金玉，王衡.煤矿机电变频控制技术与节能应用研究[J].河南科技，2019.