煤礦機電設備節能改造中變頻技術的應用

鄭 立

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦 山西古交 030205）

引言

我國屬于煤炭資源儲量大國，占世界儲量的13%，儲備總量僅次于美國和俄羅斯。煤炭帶國民工業生產提供有利的保障。但是在煤炭產業發展的背景下，存在煤炭市場處于供大于求、中小煤炭存在私自開采等眾多問題。在推動能源革命和經濟發展新常態下，煤炭市場呈現低速增長甚至零增長態勢，國家針對煤炭行業的諸多問題，先后出臺政府干預的宏觀調控政策，依法依規對現有涉煤行政審批事項和相關收費進行全面清理，制訂與國民經濟發展水平相適應的、統一的污染物排放收費標準，以排放標準控制能源消費量，調控和優化能源消費結構，重塑公平的能源競爭環境等重要舉措[1-4]。

1 繞淺析變頻節能技術概述

隨著國家一些列圍繞煤炭行業出臺的管控措施，其目的在于有效降低煤炭生產的耗能問題，并提升煤炭產業的生產質量和效率。變頻節能技術近年來在我國煤炭生產行業廣泛使用，經實踐證明，在煤炭機械設備中使用變頻節能技術有助于采煤機、皮帶傳輸機和提升機等機械設備有效的降低耗能的同時提升生產效率。

變頻節能是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。在目前煤炭產業開采過程中，主要煤炭機電設備采用電子技術、電機傳動技術和微機技術等。通過在實踐生產中的使用，煤炭機電設備建立變頻控制技術。變頻控制技術運用在機電設備中，對機電技術和弱點技術有效聯系，形成具有綜合性的電子技術。變頻節能原理是通過電子半導體部件將電壓轉化成現有工作頻率。變頻節能技術實現機電設備低耗能的改造目的，將整流器轉變為直流電源的工頻電流，利用電壓和頻率有效控制電流[5]。

2 變頻節能技術在我國煤炭機械設備中的應用現狀

隨著我國經濟的發展，對煤炭能源的需求不斷加劇。我國逐漸成為了世界上耗能的大國，作為最大的發展中國家，我國的社會經濟水及科學技術不斷發展過程中，在能源有效利用率上整體水平偏低，存在煤炭資源開采高耗能的情況，一定程度上有礙煤炭行業可持續發展戰略。為了順應時代對環保的發展需要，實現煤炭行業可持續健康發展，亟待呼喚節能環保的開采技術出現。

近年來，隨著國家對中小煤炭企業的管控及人們環保意識的進步，煤炭行業紛紛采用變頻節能技術，并在煤炭機電設備中廣泛使用。在眾多采煤機、皮帶傳輸機和提升機等機械設備上裝置變頻節能技術，可有效提升設備的穩定性、安全性，同時減少開煤炭開采過程中的機電設備高耗能的情況。實踐中發現變頻節能技術的使用，可有效降低機械設備的維修頻次、保養頻次，煤炭企業降低對機械設備維護保養的成本，有效的提升企業的經濟效益和生產效益[6]。

3 煤礦機電設備中變頻節能技術的應用探討

隨著電子技術和微電子技術的飛速發展，各類煤炭機電設備也隨著發展發生日新月異的變革。變頻節能技術為煤炭機電設備提供有效的技能保障，進而實現生產成本費用、機電設備使用折舊率減低的同時，生產品質不斷提升。在煤炭機械設備發展中對變頻技術也提出新的要求。煤炭行業管理者在機電設備購置和使用中注重變頻節能技術，加速技術其實現應用[7]。

3.1 機電設備中變頻技術應用原理

在煤炭機械設備中，IGBT和GTR模塊交替運用，促進煤炭節點設備功率的IPM模塊發展逐漸增加。同時理論實踐對壓頻比控制技術也在不斷更新，運用矢量控制在變頻節能技術上得到高頻次運用，使煤炭機械設備在調速功能具有良好的控制性和識別性功能。變頻節能技術逐漸由單一數字處理技術向集成電路過渡，運用精確指令及數字信號控制運算方法。在機電設備使用中，變頻器采用電力半導體通路和交流電頻率向電壓和頻率之間進行轉化。讓機電設備改變頻率的同時，調整設備運動速度得以良好實現。

3.2 變頻節能技術在皮帶傳輸機上的應用

皮帶傳輸機是在煤炭生產過程中的重要組成部分，重要作用是對井下煤炭起到傳輸運輸的作用。在傳統的皮帶傳輸機應用中，皮帶機使用液力耦合器實現軟啟動模式。但在長時間使用后容易產生皮帶老化、斷裂的呢過問題。在皮帶傳輸機運轉過程中，會受到煤炭向下的重力、皮帶之間的摩擦力和垂直皮帶的彈力，在眾多力相互作用下將井下煤炭向上是運輸。隨著皮帶傳輸機械設備的更新換代，變頻技術引入到皮帶傳輸機上，使電機運轉后電流得到很好的控制不斷減少電流的波動，有效穩定皮帶傳輸機的性能。讓運輸功率更為平均，有效解決機電內沖擊和機械發熱的情況，提升皮帶傳輸機傳遞工作的平穩、安全開展[8]。

3.3 變頻節能技術在提升機上的應用

提升機是對井下廢料、礦石及開采設備的提升和運輸。由于井下系統的地質、地形復雜。及工作運行速度的加快，提升機在運輸不同物件時隨著傳輸要求電機轉動采取相應的轉速。因此，為了保障提升機的電機轉動平穩、可靠運行，變頻節能技術實現交流電傳動系統在提升系統要求下按照一定速度調節，通過PLC控制系統對高壓變頻調速系統實現控制功能。使提升機對于位置和速度得以精準控制，保障運送系統不受外界干擾平穩安全提升[9]。

結語

變頻節能技術的發展，被廣泛應用于煤炭行業機械設備的生產過程中。這一技術可有效控制設備的運行速度、使用功率等方面，同時有效降低機械設備維護保養頻次。通過在采煤機、皮帶傳輸機和提升機等機械設備上的實踐應用，變頻節能技術可有效提升煤炭行業的經濟效益，同時符合我國對可持續發展理論中實施資源的優化配置的要求。煤炭行業降低能源消耗才能從真正意義上實現穩步發展[10]。