煤矿机电设备中变频节能技术应用分析

文/赵子杰 孙中海，山东能源枣庄矿业集团新安煤业公司

1 变频节能技术在煤矿机电设备中应用的作用

变频节能技术是指，通过调整设备运行中的电流频率，降低设备运行过程中的电能消耗，实现节能效果的一种技术。变频节能技术主要基于变频器设备，这种设备通常包含电源装置、电极电容装置、指令输入装置、数控装置等。变频器通过这些设备的配合，改变机电设备运行的电流频率，进而改变设备运行的转速。变频节能技术在煤矿机电设备中的应用，主要有以下几方面的积极作用：①有利于煤矿整体运行能耗的降低，推进煤炭生产行业，由资源能源消耗型产业，向集约型产业的反向发展。②提高机电设备运行的稳定性，减少机电设备长时间运行造成的设备损耗，减少煤矿企业在巡检与维修中投入的人力物力，提高煤矿机电设备管理的实际效能。

2 煤矿机电设备中变频节能技术应用分析

2.1 在采煤机中的应用

采煤机是煤矿开采的核心设备，集机械、液压、电气为一体，组织结构复杂且庞大。由于地下煤矿工作环境非常恶劣，导致采煤机经常出现故障，给采煤企业造成了巨大的经济损失。但是，利用采煤机进行采煤，可以减少人工劳力，提高采煤的安全性，且机器可日夜工作，提高了采煤的工作效率。随着我国数字化技术和计算机技术的高速发展，采煤机更加智能化、人性化、简单化，采煤故障明显降低。但是，这些高科技的运用都需要耗费大量电能，增加了采煤成本。尤其是近几年，国家提倡可再生能源发展，各行各业开始关注可再生能源，逐渐淘汰非再生能源。煤作为主要的非再生能源之一，市场需求逐渐缩短。为求生存，煤矿企业必须降低生产成本，而节约能耗成为降低生产成本的重要对策之一。为节约能耗，很多煤矿企业开始关注电流型变频器，并将其应用于采煤机，根据采煤机工作实际需要改变电压和频率，使电压和频率始终以最适合采煤机的状态进行工作，从而减少电压和频率过高或者过低产生的能耗，最终实现节能。

2.2 在风机中的应用

风机主要应用在矿井中，为矿井内部进行通风换气，矿井内部的作业完成程度不同，对风机的速度要求也不同，所以风机要时刻处于更新状态，以使风机满足速度、范围以及精度等方面的要求。更新的风机在运行中也需要维修，频繁维修会造成大量成本。基于此，相关人员有必要将变频节能技术与风机结合起来，使风机更加节能有效。风机中的变频技术是在原电机调速技术上集成其他信息技术和控制技术的综合技术，所以其不仅能对风机运行效率形成控制作用，还会对能源消耗量进行控制，在该技术运用中，风机可以自行调速，不需要更换，所以维修成本也会降低。风机一直处于正常运行状态，而不是频繁开启关闭，则开启关闭消耗的巨大能量也会得到节约。另外风机在闭环控制中，也会有效减少能源消耗。

2.3 在带式输送机中的应用

带式输送机的驱动力一般为摩擦力，其在煤矿机电设备中，则以电动机为动力，以摩擦力为牵引力，该种装置主要采用软启动方式，在该种方式中，工频电流在拖动牵引中起着重要作用。虽然会使物料正常运输，但在运输中，物料与输送机皮带的磨损以及皮带与设备之间的磨损都会缩短该装置的使用期限。严重情况下，皮带不会保持完好无损状态，甚至会发生断裂。在选择变频节能技术后，变频器会对电机启动状态下的电流量进行控制，使多余的电流能进入电网，避免产生副作用。如此设备也不会发生温度飙升过高现象。变频节能技术的节能主要体现在电机调速过程中，转速会根据该装置的负荷率变化而变化，直至处于经济安全运行状态。这会使设备磨损减轻。变频节能技术的另一优势为可以使设备实现软启动，如此设备便可以改善原来的启动模式，以降低开启消耗电流。变频器在带式输送机中的应用，还可以对该装置的电路起到保护作用，使其免于发生过流或短路等问题。

2.4 在提升机中的应用

在我国的煤矿机电设备中一项重要的机电设备是提升机，提升机具有非常重要的作用，在煤矿的生产和人员安全方面起着很关键的作用。在以前传统的煤矿机电设备中，在电动机转子电路内接入金属电阻，这种方法虽然可以调速，达到要求，但是在实际的操作过程中，存在着很大的安全隐患，而且这种方法大量消耗电能。变频节能技术在提升机中的应用，有利于实现数学信息的化的控制，提高提升机的控制力，实现远程控制，有效完成重要任务。

2.5 在主排水泵中的应用

在对煤炭进行实际生产的过程中，通常要以实际情况为依据对水流量进行合理的调节，最为普遍的就是在变工况的情况下运行，通过对相关机械设备的使用，合理调节阀门的开阖程度，从而使水泵得到运行。在水泵运行较长时间之后，水泵的运行效率会不断被降低，以至于造成了水泵使用期限的大幅度缩短。通过将变频技术合理地使用到水泵设备中，在水泵设备中安装能够进行变频的变频器以及 PLC 控制器，通过 PLC 控制器的作用，使得变频器在一定的程度上得到灵活性和智能化的提升，从而保障了生产运行的高效性和安全性。通过变频器的使用，可以对水泵的启动和停止进行灵活的控制，从而使水泵因频繁的启动和停止或者是空转而导致消耗大量能量的情况得到有效的缓解和降低，还可以使设备损耗得到显著的降低。

综上所述，变频节能技术通过改变电流频率来改善煤矿机电设备的性能，提高其环保性，广泛应用于提升运输等设备中。