变频技术在机电设备节能改造中的应用探究

孔治国

（山西华融龙宫煤业有限责任公司，山西 原平 034100）

引言

变频技术具有调速、调压等多种功能，在矿山生产机电设备节能改造中的应用比较常见。另外，在变频器运行过程中，该技术具有稳定性强、可靠性高的优势，但是在运行过程中也存在一些不足，包括噪音大、成本高、可产生高次谐波等等。对此，在机电设备改造中，应当对其运转现状进行分析，并选择适宜的变频技术进行改造，提升机电设备运行调控高效性。

1 煤矿机电设备中变频节能技术的应用原理

在矿山机电设备节能改造中，变频技术的应用范围广泛，对于提升机、运输皮带、煤机等，均可利用变频技术进行节能改造，提升设备运行效率，对机电设备运行速度进行智能化调控。比如，当机电设备处于暂停运行状态时，能够将其运行功率调整为最低值，进而减少能耗损失。当机电设备处于满负荷运行状态，或者长时间处于高峰运行状态，可将机电设备电能调整为最大水平，避免对采煤作业过程造成不良影响，同时减少能耗损失。由此可见，为促进我国煤炭行业稳定发展，应当将变频技术推广应用于机电设备改造中，对机电设备应用智能化调控方式，减少设备运行过程中的成本投入量，促进煤炭作业综合效率的提升[1]。变频器组成结构如图1所示。

2 机电设备节能改造中变频技术的应用

2.1 在掘进机节能改造中的应用

在矿区掘进设备运行过程中，必须保证具有充足的驱动力，因此，掘进机的能耗比较大。另外，掘进设备的机械性能会对地下隧道渗透速度产生直接影响，同时，产能高低可对矿区生产效率产生较大影响，因此，在掘进机节能改造中应用变频技术十分重要。现如今，国内很多矿区已将变频技术应用于采掘机改造中，在采掘机运行过程中，会遇到复杂多变的地质条件，包括煤层、岩层、断面层等等，要求采掘机能够调整运行状态。因此，可应用变频技术对掘进机运行速度和方向进行针对性控制，提升掘进效率，同时对掘进过程中的能耗损失进行有效控制。

2.2 在斗提机节能改造中的应用

在斗提机节能改造中，可利用变频技术设计电子控制系统，比如高压变频变速自动控制系统，在系统运行中，抗干扰能力比较强，对于高压主电源电路和低压控制回路之间，可采用光纤传输方式连接，并利用激光焊接施工方式，保证电防护特性。另外，还可将PLC控制技术应用于斗提机节能改造中，对斗提机运行过程中的操作过程进行全面监控和调控[2]。

2.3 在水泵节能改造中的应用

在煤矿资源开采生产中，多级泵的应用比较常见。在水泵电机运行中，在电磁能作用下电机能够推动多级泵，使得多级泵持续运转，在此过程中，电磁能即可转变为机械动能，将矿井中的水抽排至地面。水泵处于井底运行，因此水泵运行环境比较恶劣，存在很多复杂的影响因素，如果采用传统的供电系统，则随着水泵运行时间的延长，可能会发生各类故障，同时还会造成水泵运行成本增加。对于矿区水泵，可采用直流启动模式，在水泵运行中的电流量比较大，同时，电机电缆损耗也比较大，在电缆线运行过程中，反压比较高，而介电强度逐渐减少，因此，在水泵每次启动时，均可能会导致其使用寿命缩短。

2.4 在排风机节能改造中的应用

煤矿资源开采作业环境比较恶劣，为保证矿区作业人员身体健康，保证矿产资源开采的持续性和安全性，要求在矿区安装主扇风机，保证矿井通风安全。主扇风机每日运行时间比较长，可作为矿井“呼吸系统”，能耗损失比较大。在风机节能改造中，可安装变频器，使得风机能够实现变频软启动，避免启动点流量的冲击作用，同时还可对启动和终止操作进行调控。

2.5 在煤矿皮带运输机节能改造中的应用

在皮带运输机运行过程中，交流电可提供充足动力，液力耦合器可发挥传动作用，通过工频拖动即可开始运行，在煤矿运输中是十分重要的机电设备类型。但是，在皮带运输机启动状态下，电流比较大，同时传统效率比较低，机械冲击也比较大，对此，可利用变频技术对皮带运输机进行节能改造，避免当皮带运输机处于重载或者启停状态下产生跑带、断带等问题，促进皮带运输机运行效率的提升。在变频技术的实际应用中，可有效降低皮带运输机带强，可根据现场实际情况对变频器启动时间进行调控，延长皮带运输机的启动时间，降低设备运行成本。另外，变频器可发挥软启动功能，直接驱动运输机，并将运输机和电机进行有效结合，当启动电机后，运输机即可随之被带动，在这一阶段，运输机的张力比较小，同时皮带中的能量也可逐渐释放，因此不会对设备造成损坏[3]。

2.6 在空压机系统节能改造中的应用

在矿区空压机系统启动过程中，可产生瞬时电流，对系统中的各类设备造成损伤，导致其使用年限缩短。对此，在空压机系统节能改造中，可应用变频技术减少瞬时电流，避免对设备造成不良影响。在压风系统调节过程中，需使得泵房压力处于闭环状态，对变频系统进行调控，在此过程中，需利用系统压力这一关键性指标，对变频系统的运行状态进行调整。如果压风系统的压力发生变化，则变频系统能够将检测压力值作为重要依据，对内部压力进行智能化调控，保证系统压力符合相关标准，保证压风系统运行稳定性和可靠性。另外，在泵房空压机节能改造中，可利用PLC技术，并安装触摸屏，将供气系统储气罐压力设定为主要标准，并联合应用压力变送器，对储气罐压力以及其他运行数据进行精准调控，将各类数据转变为电信号，然后传输至PLC控制仪中，与触摸屏压力设定值进行对比，根据差值大小对设备运行参数进行调控。通过应用变频装置，即可对电机运行频率、转速进行有效控制，缩短实际压力和设定压力之间的偏差。

2.7 在采煤机节能改造中的应用

在矿区生产中，采煤机是十分重要的设备，而采煤机的运行环境比较恶劣，粉尘量大，空气湿度也比较高。在电牵式采煤机技术改造中，以往采用滑差调速方法，通过充分利用自身变频调节功能，即可促进采煤机变速能力的提升。在采煤机节能改造中应用变频技术，可采用回馈型四象限变频器，在采煤机运行过程中采用一对二作业模式，而在变频调节功能的做义工西啊，可实现一对一作业模式，促进采煤机运行效率的提升，同时减少采煤机运行过程中的磨损量以及设备运维成本投入量。另外，在采煤机变频调速中，可利用PLC控制技术，可实现人机对话功能，当设备出现故障隐患后，即可准确定位故障位置，便于后续维护管理。

3 结语

在矿区生产中，机电设备类型比较多，很多机电设备的运行环境恶劣，运行时间长，能耗损失比较大。对此，可利用变频技术对矿区各类机电设备进行节能改造，对各类设备运行状态进行高效调控，促进矿区开采作业朝向智能化以及自动化方向发展。