淺談煤礦設備節能優化中變頻調速技術的有效應用

摘要：隨著科技的不斷發展，人們對于能源的利用越來越多，很多能源呈現了枯竭狀態，節能技術逐漸成為研究的熱點。變頻調速技術是利用三相有電動機的轉速與頻率的變化，通過改變頻率進而調節速度的一種技術，具有非常高的節能效果。文章主要討論了煤礦設備節能優化中的變頻調速技術的應用。

關鍵詞：煤礦設備；節能優化；變頻調速

中圖分類號：TD63 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）16-0063-02

在煤礦生產中的設備基本是由電動機進行拖動的，自進入20世紀以來，科技得到快速發展，變頻調速技術更是發展很快。目前變頻調速技術涉及到多個行業之中，應用非常廣泛，如風機、水泵、提升機、電車以及其他的一些電機調速。變頻調頻速技術的使用具有重大的節能效益，對提高產品質量也有重大意義。本文主要講述煤礦設備節能優化中變頻調速技術的應用。

1 變頻調速技術節能的理論依據

交流調速是從20世紀被應用到生活生產中的，目前應用領域已涉及到多個行業領域，如電力電子、信息控制以及電動機等，電氣傳動的交流變頻化已成為客觀發展的必然趨勢，它的其中一個分支——變頻調速技術是目前最有前途，同時也是最為常用的技術之一。把變頻調速技術應用到電動機中，就能使得電動機在工業生產中發揮更大的作用。對于變頻電動機而言，在啟動時電壓與頻率從零逐漸增加，在低頻下啟動可以使得頻率變化非常的平滑，所產生的電流小，減少了電流對電動機的損壞。

電動機轉動時轉速與頻率成正比即n=60f（1-s）/p，式中n表示電動機轉速，單位r/min，f表示工作頻率。根據流體力學相關理論，在風阻不變的情況下，轉速與風量成正比，表示為n/n0=Q/Q0=3，因此在雷諾系數不超過2～3倍情況下，風機的轉速通過變頻調速來改變可以通過三種形式，一是保證在礦井網絡特性不變的情況下，減少需風量，二是在需風量不變的情況下減小總風阻，三是同時減小煤礦總風阻和需風量。

2 變頻調速技術在煤礦設備節能優化中的應用

在煤礦開采過程中，隨著開采不斷加深，必然會延長巷道，雖然工作可以保證風量基本保持不變，但是井下需要的壓力確實是不斷增加的，因此工作需要的風機功率是逐漸增加，通常情況下風機在設計時是依照最大用風量，因此正常情況下風機的額定流量是高于用風量的，工作時多余的風量用在采用防風或者安裝風門限流等工作上，把變頻調速器應用到通風系統中，可以任意地調節供電頻率來根據需要改變風機電機的轉速，從而實現生產用風量，減小風量浪費的現象。另一方面，在風機轉速降低的情況下，必然會降低電動機的功率，比如說風量在將降為80%的情況下，轉速將可降低到80%，軸功率下降為額定值的51.2%，大大節約了電能。

本文煤礦工作面變頻調速裝置安裝布置如圖1所示，在T1、T2、T3處的瓦斯濃度超過正常值的情況下，自動控制裝置可以檢測出來，進而啟動自動控制進入自控通風狀態，通風機根據T1、T2檢查的瓦斯濃度和風流用隔爆兼本安型變頻調速裝置自動控制風速，實現局部通風機的加速，若是檢測濃度過大，則是自控通風機加速，避免出現瓦斯超量的現象。也需要控制局部通風機的調整，通常情況下，局部通風機的上限頻率f設定在10～50Hz之間，下限頻率在10～50Hz之間變化，一旦甲烷傳感器T1出現線路故障，局部通風機就會根據設定的下線頻率工作，若是回風巷混合處的瓦斯濃度超過設定值，通過風的變頻調速裝置就可以實現自動控制瓦斯濃度狀態。通風機在安裝的變頻調速進入到自控瓦斯濃度狀態后，局部通風機的轉速通過瓦斯濃度實現自動控制，在T2和T3處的濃度過小時，可以實現通風機加大風量，在濃度超過允許的范圍后，通過改變接輸出風量，將回風流的瓦斯濃度控制在安全范圍內，保證煤礦工作的效率。

在甲烷傳感器上顯示T1、T2和T3處的數值超過規定之時，自動控制實現斷開輸出閉鎖接點，實現掘進巷的饋電開關斷電，若自動控制裝置出現故障，設備自動斷開輸出閉鎖節點，實現閉鎖功能，在必要的時候，局部通風機的運行速度還可以進行人為控制，在使用手動進行控制時風量的調節也是通過變頻調速裝置上的按鈕進行實現，在人為控制的過程中瓦斯濃度以及甲烷傳感器都處在不工作狀態下。變頻調速技術在煤礦通風機的使用中，實現了自動控制風速風量的效果，在通風上實現了節能，該改進的技術能夠實現根據瓦斯量的情況來控制風速，最大程度地避免了風機全速運行，減少了電能的消耗。在意外停電等情況下，不需要采取人工排放瓦斯，可以根據設定值自動提醒，安全性大大提高，在串聯通風時，通風機的變頻調速裝置可以實現局部地方的出風量，進而確保下級地方的通風安全性，從通風機的啟動方式來講，變頻調速裝置使通風機的啟動變為軟啟動，降低啟動時產生的電流，安全性得到提高，減少了連接設備的磨損，使設備維護費用大大降低，風機在工作不再是滿負荷工作，可節約60%的電能，另外工作壓力降低，也減少了管道等的壓力，延長使用壽命。

變頻調速在空壓機的應用中，通常情況下，空壓機的功率非常大，在啟動時通常采取三角啟動的方式，加載和卸載通常都是在瞬間完成，因此，在啟動的過程中，空壓機會形成短時間的高電流，對連接的設備來說破壞作用非常大，另外這個大電流還會引起空氣的波動，易引發靜電，加速設備的磨損，有時還會增加電機的啟動次數，浪費大量電能。在空壓機上改裝變頻調速技術，能夠保證電動機實現慢啟動，最大程度地減少了啟動沖擊和設備的磨損，延長電機和其他設備的使用壽命，另外由于電機運行的頻率可以進行改變，因此也減小了電機頻繁啟動所造成的電能浪費現象，達到節能的目的。電機的軟啟動時造成的電流也減少了電機對電網的沖擊，降低設備磨損現象，電機的維護費用大大減少，另外電機啟動的噪音以及機械噪音也大大減少，運行更加平穩，具備保護功能，實現電機的安全運行。

3 結語

綜上所述，本文先簡單介紹變頻調速技術節能的理論依據，重點講述變頻調速技術在煤礦設備節能優化中的應用，實現了自動控制風速風量，避免了能源的浪費，實現了自控排放瓦斯的效果，安全性非常高。在串聯通風時，保證通風安全，實現自控倒臺的效果，可以按照需要調節風量，減小了工人工作量，節能效果達到了63%，隨著科技的發展在以后的生產中，還會有新科技應用到煤礦設備中，這些還需要更多的人去研究。

參考文獻

[1] 張可程，郭福偉，劉濤，等.變頻調速在煤礦運輸系統中的應用[J].電機與控制應用，2008，35（12）：36-38，53.

[2] 張樹齊，趙江華，劉銘宇，等.變頻調速技術在刨煤機成套開采系統中的應用[J].工礦自動化，2011，（5）：100-102.

[3] 王紅偉.變頻調速裝置在煤礦主通風機中的應用[J].中州煤炭，2011，32（11）：99-100，110.

[4] 程軍，李愈清，陸文濤，等.基于變頻調速的煤礦帶式輸送機節能控制方法[J].電氣傳動，2013，43（11）：61-64.

作者簡介：雷春（1977—），男，中煤平朔集團機電管理部助理工程師。endprint

摘要：隨著科技的不斷發展，人們對于能源的利用越來越多，很多能源呈現了枯竭狀態，節能技術逐漸成為研究的熱點。變頻調速技術是利用三相有電動機的轉速與頻率的變化，通過改變頻率進而調節速度的一種技術，具有非常高的節能效果。文章主要討論了煤礦設備節能優化中的變頻調速技術的應用。

關鍵詞：煤礦設備；節能優化；變頻調速

中圖分類號：TD63 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）16-0063-02

在煤礦生產中的設備基本是由電動機進行拖動的，自進入20世紀以來，科技得到快速發展，變頻調速技術更是發展很快。目前變頻調速技術涉及到多個行業之中，應用非常廣泛，如風機、水泵、提升機、電車以及其他的一些電機調速。變頻調頻速技術的使用具有重大的節能效益，對提高產品質量也有重大意義。本文主要講述煤礦設備節能優化中變頻調速技術的應用。

1 變頻調速技術節能的理論依據

交流調速是從20世紀被應用到生活生產中的，目前應用領域已涉及到多個行業領域，如電力電子、信息控制以及電動機等，電氣傳動的交流變頻化已成為客觀發展的必然趨勢，它的其中一個分支——變頻調速技術是目前最有前途，同時也是最為常用的技術之一。把變頻調速技術應用到電動機中，就能使得電動機在工業生產中發揮更大的作用。對于變頻電動機而言，在啟動時電壓與頻率從零逐漸增加，在低頻下啟動可以使得頻率變化非常的平滑，所產生的電流小，減少了電流對電動機的損壞。

電動機轉動時轉速與頻率成正比即n=60f（1-s）/p，式中n表示電動機轉速，單位r/min，f表示工作頻率。根據流體力學相關理論，在風阻不變的情況下，轉速與風量成正比，表示為n/n0=Q/Q0=3，因此在雷諾系數不超過2～3倍情況下，風機的轉速通過變頻調速來改變可以通過三種形式，一是保證在礦井網絡特性不變的情況下，減少需風量，二是在需風量不變的情況下減小總風阻，三是同時減小煤礦總風阻和需風量。

2 變頻調速技術在煤礦設備節能優化中的應用

在煤礦開采過程中，隨著開采不斷加深，必然會延長巷道，雖然工作可以保證風量基本保持不變，但是井下需要的壓力確實是不斷增加的，因此工作需要的風機功率是逐漸增加，通常情況下風機在設計時是依照最大用風量，因此正常情況下風機的額定流量是高于用風量的，工作時多余的風量用在采用防風或者安裝風門限流等工作上，把變頻調速器應用到通風系統中，可以任意地調節供電頻率來根據需要改變風機電機的轉速，從而實現生產用風量，減小風量浪費的現象。另一方面，在風機轉速降低的情況下，必然會降低電動機的功率，比如說風量在將降為80%的情況下，轉速將可降低到80%，軸功率下降為額定值的51.2%，大大節約了電能。

本文煤礦工作面變頻調速裝置安裝布置如圖1所示，在T1、T2、T3處的瓦斯濃度超過正常值的情況下，自動控制裝置可以檢測出來，進而啟動自動控制進入自控通風狀態，通風機根據T1、T2檢查的瓦斯濃度和風流用隔爆兼本安型變頻調速裝置自動控制風速，實現局部通風機的加速，若是檢測濃度過大，則是自控通風機加速，避免出現瓦斯超量的現象。也需要控制局部通風機的調整，通常情況下，局部通風機的上限頻率f設定在10～50Hz之間，下限頻率在10～50Hz之間變化，一旦甲烷傳感器T1出現線路故障，局部通風機就會根據設定的下線頻率工作，若是回風巷混合處的瓦斯濃度超過設定值，通過風的變頻調速裝置就可以實現自動控制瓦斯濃度狀態。通風機在安裝的變頻調速進入到自控瓦斯濃度狀態后，局部通風機的轉速通過瓦斯濃度實現自動控制，在T2和T3處的濃度過小時，可以實現通風機加大風量，在濃度超過允許的范圍后，通過改變接輸出風量，將回風流的瓦斯濃度控制在安全范圍內，保證煤礦工作的效率。

在甲烷傳感器上顯示T1、T2和T3處的數值超過規定之時，自動控制實現斷開輸出閉鎖接點，實現掘進巷的饋電開關斷電，若自動控制裝置出現故障，設備自動斷開輸出閉鎖節點，實現閉鎖功能，在必要的時候，局部通風機的運行速度還可以進行人為控制，在使用手動進行控制時風量的調節也是通過變頻調速裝置上的按鈕進行實現，在人為控制的過程中瓦斯濃度以及甲烷傳感器都處在不工作狀態下。變頻調速技術在煤礦通風機的使用中，實現了自動控制風速風量的效果，在通風上實現了節能，該改進的技術能夠實現根據瓦斯量的情況來控制風速，最大程度地避免了風機全速運行，減少了電能的消耗。在意外停電等情況下，不需要采取人工排放瓦斯，可以根據設定值自動提醒，安全性大大提高，在串聯通風時，通風機的變頻調速裝置可以實現局部地方的出風量，進而確保下級地方的通風安全性，從通風機的啟動方式來講，變頻調速裝置使通風機的啟動變為軟啟動，降低啟動時產生的電流，安全性得到提高，減少了連接設備的磨損，使設備維護費用大大降低，風機在工作不再是滿負荷工作，可節約60%的電能，另外工作壓力降低，也減少了管道等的壓力，延長使用壽命。

變頻調速在空壓機的應用中，通常情況下，空壓機的功率非常大，在啟動時通常采取三角啟動的方式，加載和卸載通常都是在瞬間完成，因此，在啟動的過程中，空壓機會形成短時間的高電流，對連接的設備來說破壞作用非常大，另外這個大電流還會引起空氣的波動，易引發靜電，加速設備的磨損，有時還會增加電機的啟動次數，浪費大量電能。在空壓機上改裝變頻調速技術，能夠保證電動機實現慢啟動，最大程度地減少了啟動沖擊和設備的磨損，延長電機和其他設備的使用壽命，另外由于電機運行的頻率可以進行改變，因此也減小了電機頻繁啟動所造成的電能浪費現象，達到節能的目的。電機的軟啟動時造成的電流也減少了電機對電網的沖擊，降低設備磨損現象，電機的維護費用大大減少，另外電機啟動的噪音以及機械噪音也大大減少，運行更加平穩，具備保護功能，實現電機的安全運行。

3 結語

綜上所述，本文先簡單介紹變頻調速技術節能的理論依據，重點講述變頻調速技術在煤礦設備節能優化中的應用，實現了自動控制風速風量，避免了能源的浪費，實現了自控排放瓦斯的效果，安全性非常高。在串聯通風時，保證通風安全，實現自控倒臺的效果，可以按照需要調節風量，減小了工人工作量，節能效果達到了63%，隨著科技的發展在以后的生產中，還會有新科技應用到煤礦設備中，這些還需要更多的人去研究。

參考文獻

[1] 張可程，郭福偉，劉濤，等.變頻調速在煤礦運輸系統中的應用[J].電機與控制應用，2008，35（12）：36-38，53.

[2] 張樹齊，趙江華，劉銘宇，等.變頻調速技術在刨煤機成套開采系統中的應用[J].工礦自動化，2011，（5）：100-102.

[3] 王紅偉.變頻調速裝置在煤礦主通風機中的應用[J].中州煤炭，2011，32（11）：99-100，110.

[4] 程軍，李愈清，陸文濤，等.基于變頻調速的煤礦帶式輸送機節能控制方法[J].電氣傳動，2013，43（11）：61-64.

作者簡介：雷春（1977—），男，中煤平朔集團機電管理部助理工程師。endprint

摘要：隨著科技的不斷發展，人們對于能源的利用越來越多，很多能源呈現了枯竭狀態，節能技術逐漸成為研究的熱點。變頻調速技術是利用三相有電動機的轉速與頻率的變化，通過改變頻率進而調節速度的一種技術，具有非常高的節能效果。文章主要討論了煤礦設備節能優化中的變頻調速技術的應用。

關鍵詞：煤礦設備；節能優化；變頻調速

中圖分類號：TD63 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）16-0063-02

在煤礦生產中的設備基本是由電動機進行拖動的，自進入20世紀以來，科技得到快速發展，變頻調速技術更是發展很快。目前變頻調速技術涉及到多個行業之中，應用非常廣泛，如風機、水泵、提升機、電車以及其他的一些電機調速。變頻調頻速技術的使用具有重大的節能效益，對提高產品質量也有重大意義。本文主要講述煤礦設備節能優化中變頻調速技術的應用。

1 變頻調速技術節能的理論依據

交流調速是從20世紀被應用到生活生產中的，目前應用領域已涉及到多個行業領域，如電力電子、信息控制以及電動機等，電氣傳動的交流變頻化已成為客觀發展的必然趨勢，它的其中一個分支——變頻調速技術是目前最有前途，同時也是最為常用的技術之一。把變頻調速技術應用到電動機中，就能使得電動機在工業生產中發揮更大的作用。對于變頻電動機而言，在啟動時電壓與頻率從零逐漸增加，在低頻下啟動可以使得頻率變化非常的平滑，所產生的電流小，減少了電流對電動機的損壞。

電動機轉動時轉速與頻率成正比即n=60f（1-s）/p，式中n表示電動機轉速，單位r/min，f表示工作頻率。根據流體力學相關理論，在風阻不變的情況下，轉速與風量成正比，表示為n/n0=Q/Q0=3，因此在雷諾系數不超過2～3倍情況下，風機的轉速通過變頻調速來改變可以通過三種形式，一是保證在礦井網絡特性不變的情況下，減少需風量，二是在需風量不變的情況下減小總風阻，三是同時減小煤礦總風阻和需風量。

2 變頻調速技術在煤礦設備節能優化中的應用

在煤礦開采過程中，隨著開采不斷加深，必然會延長巷道，雖然工作可以保證風量基本保持不變，但是井下需要的壓力確實是不斷增加的，因此工作需要的風機功率是逐漸增加，通常情況下風機在設計時是依照最大用風量，因此正常情況下風機的額定流量是高于用風量的，工作時多余的風量用在采用防風或者安裝風門限流等工作上，把變頻調速器應用到通風系統中，可以任意地調節供電頻率來根據需要改變風機電機的轉速，從而實現生產用風量，減小風量浪費的現象。另一方面，在風機轉速降低的情況下，必然會降低電動機的功率，比如說風量在將降為80%的情況下，轉速將可降低到80%，軸功率下降為額定值的51.2%，大大節約了電能。

本文煤礦工作面變頻調速裝置安裝布置如圖1所示，在T1、T2、T3處的瓦斯濃度超過正常值的情況下，自動控制裝置可以檢測出來，進而啟動自動控制進入自控通風狀態，通風機根據T1、T2檢查的瓦斯濃度和風流用隔爆兼本安型變頻調速裝置自動控制風速，實現局部通風機的加速，若是檢測濃度過大，則是自控通風機加速，避免出現瓦斯超量的現象。也需要控制局部通風機的調整，通常情況下，局部通風機的上限頻率f設定在10～50Hz之間，下限頻率在10～50Hz之間變化，一旦甲烷傳感器T1出現線路故障，局部通風機就會根據設定的下線頻率工作，若是回風巷混合處的瓦斯濃度超過設定值，通過風的變頻調速裝置就可以實現自動控制瓦斯濃度狀態。通風機在安裝的變頻調速進入到自控瓦斯濃度狀態后，局部通風機的轉速通過瓦斯濃度實現自動控制，在T2和T3處的濃度過小時，可以實現通風機加大風量，在濃度超過允許的范圍后，通過改變接輸出風量，將回風流的瓦斯濃度控制在安全范圍內，保證煤礦工作的效率。

在甲烷傳感器上顯示T1、T2和T3處的數值超過規定之時，自動控制實現斷開輸出閉鎖接點，實現掘進巷的饋電開關斷電，若自動控制裝置出現故障，設備自動斷開輸出閉鎖節點，實現閉鎖功能，在必要的時候，局部通風機的運行速度還可以進行人為控制，在使用手動進行控制時風量的調節也是通過變頻調速裝置上的按鈕進行實現，在人為控制的過程中瓦斯濃度以及甲烷傳感器都處在不工作狀態下。變頻調速技術在煤礦通風機的使用中，實現了自動控制風速風量的效果，在通風上實現了節能，該改進的技術能夠實現根據瓦斯量的情況來控制風速，最大程度地避免了風機全速運行，減少了電能的消耗。在意外停電等情況下，不需要采取人工排放瓦斯，可以根據設定值自動提醒，安全性大大提高，在串聯通風時，通風機的變頻調速裝置可以實現局部地方的出風量，進而確保下級地方的通風安全性，從通風機的啟動方式來講，變頻調速裝置使通風機的啟動變為軟啟動，降低啟動時產生的電流，安全性得到提高，減少了連接設備的磨損，使設備維護費用大大降低，風機在工作不再是滿負荷工作，可節約60%的電能，另外工作壓力降低，也減少了管道等的壓力，延長使用壽命。

變頻調速在空壓機的應用中，通常情況下，空壓機的功率非常大，在啟動時通常采取三角啟動的方式，加載和卸載通常都是在瞬間完成，因此，在啟動的過程中，空壓機會形成短時間的高電流，對連接的設備來說破壞作用非常大，另外這個大電流還會引起空氣的波動，易引發靜電，加速設備的磨損，有時還會增加電機的啟動次數，浪費大量電能。在空壓機上改裝變頻調速技術，能夠保證電動機實現慢啟動，最大程度地減少了啟動沖擊和設備的磨損，延長電機和其他設備的使用壽命，另外由于電機運行的頻率可以進行改變，因此也減小了電機頻繁啟動所造成的電能浪費現象，達到節能的目的。電機的軟啟動時造成的電流也減少了電機對電網的沖擊，降低設備磨損現象，電機的維護費用大大減少，另外電機啟動的噪音以及機械噪音也大大減少，運行更加平穩，具備保護功能，實現電機的安全運行。

3 結語

綜上所述，本文先簡單介紹變頻調速技術節能的理論依據，重點講述變頻調速技術在煤礦設備節能優化中的應用，實現了自動控制風速風量，避免了能源的浪費，實現了自控排放瓦斯的效果，安全性非常高。在串聯通風時，保證通風安全，實現自控倒臺的效果，可以按照需要調節風量，減小了工人工作量，節能效果達到了63%，隨著科技的發展在以后的生產中，還會有新科技應用到煤礦設備中，這些還需要更多的人去研究。

參考文獻

[1] 張可程，郭福偉，劉濤，等.變頻調速在煤礦運輸系統中的應用[J].電機與控制應用，2008，35（12）：36-38，53.

[2] 張樹齊，趙江華，劉銘宇，等.變頻調速技術在刨煤機成套開采系統中的應用[J].工礦自動化，2011，（5）：100-102.

[3] 王紅偉.變頻調速裝置在煤礦主通風機中的應用[J].中州煤炭，2011，32（11）：99-100，110.

[4] 程軍，李愈清，陸文濤，等.基于變頻調速的煤礦帶式輸送機節能控制方法[J].電氣傳動，2013，43（11）：61-64.

作者簡介：雷春（1977—），男，中煤平朔集團機電管理部助理工程師。endprint