煤矿机电设备中变频节能技术的运用分析

魏召凯

摘 要：随着我国经济水平的提升，煤矿开采技术也更加先进，但与发达国家相比，我国煤矿井下机电设备相对落后，煤炭的开采和使用不仅要保证高质量，还必须确保节能性和安全性。目前，节能减排已成为世界普遍关注的问题之一，大多数国家都面临比较严重的能源危机。因此，我国必须立足长远，不断升级和完善煤矿的机电设备，提高技术水平。

关键词：煤矿;机电设备;变频节能技术

在开采矿山中，变频节能技术是其中之一。将变频装置增加于采矿装置中，可以使应用的电力能源减少，以减小生产费用;可以结合设备的实际应用现状，调整其性能为最理想的状态，以减小设备能耗，实现煤矿开采环境的优化。

1    变频节能技术

变频技术，是把具备50 Hz的交流电通过整流元件调制为537 V的直流电，采用DSP芯片控制IGBT元件把直流电逆变为频率可调的交流电，从而实现对电源频率的控制。电机的运行速度公式为v=60f/p，f为电源频率，p为电机的极对数，可以通过对电源频率的控制实现对电机的调速。传统的电力拖动控制，电机运行速度调整范围较窄，使得电机运行速度无法与煤矿生产要求匹配，即便采用串电阻或改变极对数的控制方式，也只能实现一定转速范围内的调整，使得很多电能消耗到制动电阻中。电机内部的电能耗损比较严重，无法达到设计的使用寿命。

2    变频节能技术在煤矿机电设备应用中的作用

变频器设备是变频节能技术的重要体现，此设备具体由电源装置、电极电容装置、数控装置和质量输入装置等部分组成。在这些设备的有效配合下，变频器可以有效对机电设备运行状态下的电流频率进行控制，从而达到改变设备运行转速的目的。变频节能技术应用于煤矿机电设备起到的作用具体如下：首先，能够有效降低煤矿企业的运行能耗，促进煤炭行业由粗放型向集约型转变，促进产业的健康发展。其次，变频节能技术在煤矿机电设备中的应用可以有效确保机电设备的稳定运行，降低机电设备运行过程中产生的设备损耗，不但有利于节约企业在设备巡检和设备维修方面的投入，也有助于煤矿机电设备管理效能的提升。

3    变频节能技术在煤矿设备中的应用

3.1  提升机变频节能技术

传统的提升机调速采用对电机转子串电阻的控制方式，控制回路中采用电阻箱，并配套控制电路来控制串入电机转子电阻数量，可以实现多个速度区段的调速，但该调速技术的安全性较低，虽然有一定的电机速度控制效果，但很多电能被浪费到电阻箱中。变频调速技术的发展，使得提升机电机可以在不同的象限中实现调速，再配套控制系统实现对提升机运行状态的监测，可以在更宽的速度区间内实现对电机调速。

3.2  流体负荷变频节能技术

煤矿生产中离不开风机水泵类设备，负载转矩和电机运行速度平方呈现出正比例关系，流体类负载需要输入较大的启动功率，方可以使风机水泵设备进入到正常工作状态，传统的流量控制通过对阀门进行控制，采用电机恒速驱动同样存在着电能浪费，也无法达到流体流量控制要求，生产效率不高。采用专用于风机水泵类负载的变频器，可以更好地实现对流体设备调速，配套控制功能可以根据生产需求进行启停和调整控制，驱动电机的运行速度可以合理降低，驱动功率也会相应的减少，可以与矿井瓦斯进行安全闭锁，并具备过流和断电保护功能，可以更好地满足煤矿生产需求，起到很好的节能效果。变频节能技术的应用，使得煤矿风机水泵类设备控制更加灵活，避免由于对机械设备产生冲击。煤矿水泵的变频调速可以把矿井液位控制进行结合，根据液位情况来调整水泵运行速度，有效降低水泵空转时间和高频次启停带来的电能消耗和冲击，在达到节能效果的同时保证煤矿的安全生产。

4    变频技术在煤矿机电设备中的应用要点

4.1  变频技术在提升机中的应用

提升机是煤矿开采工作中关键性的运输设备，其主要功能是将大型机器等从地面运输到地下。由于大型开采设备的重力较大，并且提升机本身工作所需要的功率也较大，因此，在提升机启动时可能会出现许多问题。（1）在矿井中需要随时改变提升机的运输速度，而改变运输速度需要通过安装设置不同的电阻来确保提升机的运输速度发生变化，这样就会造成由于电阻过大引发的电能浪费。（2）通过电阻改变通过的电流，从而改变运输速度过程中，提升机本身也会受到一定程度的损伤，长期工作会造成提升机故障。将变频技术应用到提升机的工作中，可以有效减少上述问题的发生，变频功能代替电阻改变电流，从根本上控制电流的输出，从而达到节能效果。变频提升机在工作时能够根据运输速度控制电流输出，使得提升机的工作状态更稳定，从而延长其使用寿命。

4.2  变频节能技术在煤矿通风设备中的应用

通风机主要应用于煤矿生产过程中的井下通风，因为煤矿作业的地下操作较多，所以通风机的运行效率在很大程度上决定着工作效率，且对生产人员的人身安全有非常重要的影响。如果通风机在使用中发生故障，就会严重影响煤矿的正常生产。如果大型通风机出现故障甚至导致企业的停产和井下事故等各种问题。大部分煤矿企业的通风机都处于全天运行的状态，因此需要消耗大量的电能。煤矿原来的工作方式为全年12个月，每月工作30天，通风机的功率通常在500～1 000 kW范围之内，通常情况下通风机会消耗掉煤矿生产电能的1/5以上。通过引入变频节能技术可以有效对煤矿通风机的工作进行优化，煤矿企业通过对高效高能工作的推广并在国家法定假日实行，如此一来设备每年的休息时间可以达到2 400 h，如果保风量为常规状况下的85%，那么变频节能技术在通风机的应用上就可以有效降低电能消耗量，下降比例高达27%。根据以上数据可知，变频节能技术在通风机中的应用不仅可以对通风机的调转速度进行调整，还能有效促进通风机整体运行效能的提升。

5    結语

总而言之，变频节能技术在煤矿机电设备中的应用可以有效调节设备的用电情况，减少电能消耗。对变频节能技术在煤矿机电设备中的应用进行研究，可以快速发现设备运行过程中的问题，并从问题出发采取有效措施加以解决。所以，煤矿工作人员应当加强对变频技术理论知识的学习，并结合设备运行的实际问题不断探索优化措施和方案。

[参考文献]

[1]刘杰.变频节能技术在煤矿机电设备中的应用[J].陕西煤炭，2019（2）：177-178，182.

[2]史红瑞.变频节能技术在煤矿机电设备中的应用[J].能源与节能，2018（5）：76-77.