煤礦機電設備中變頻節能技術的應用分析

張永剛

（山西煤炭運銷集團蒲縣昊興塬煤業有限公司，山西臨汾 041000）

0 引言

在我國工業化的進程中，煤礦資源起到了至關重要的作用，當前我國的煤礦需求量與日俱增，用于煤礦開采的電能也逐漸增多。在煤礦開采中，需要很多的機電設備實現煤礦的開采和清潔，由于當前我國提出了可持續發展的理念，在這些設備的運行中，要采取節能技術對其進行優化，降低能耗，這樣可以大大降低煤礦開采中耗用的電能。

為了響應國家可持續發展的理念，節約資源，要在煤礦開采中做好規劃，節約用電，利用變頻節能技術對煤礦機電設備進行優化，在保障煤礦開采效率的同時，盡可能降低電能的消耗，這樣才符合我國可持續發展的理念，促進我國經濟的發展。

1 煤礦機電設備應用變頻節能技術的重要作用和現狀

1.1 煤礦機電設備應用變頻節能技術的作用

在煤礦機電設備中應用變頻節能技術可以按照實際的情況調整工作效率，降低機電設備耗用的電能。其工作的基本原理是：通過交流電的周期進行固定模式的頻率更換，在實際的工作中可以根據各機電設備的工作內容和工作負荷進行調整。當前我國提出了可持續發展的理念，在各行各業中都要應用此技術，在煤礦開采中各種機電設備耗用的電能較多，通過變頻運行可以有效降低電能消耗，降低企業成本，促進煤礦開采行業走上可持續發展之路。

1.2 煤礦機電設備應用變頻節能技術的現狀

隨著我國工業化的不斷發展，煤礦的需求量越來越高，煤礦開采中耗用的電能一直居高不下，為了解決這種耗能高的情況，在我國煤礦產業開始應用變頻節能技術于機電設備中，當前主要在采煤機、提升機、風機及皮帶機中應用了變頻節能技術。相關數據顯示，用于煤礦開采的電能已經有所下降，基于這種形勢，工作人員要深入研究變頻技術的應用，在保證煤礦開采效率和質量的情況下，大幅降低煤礦開采耗用的電能，促進我國煤礦開采行業走上環保節能之路。

2 煤礦機電設備中變頻節能技術的原理

當前，在我國煤礦開采行業中主要在采煤機、提升機和皮帶機中應用變頻節能技術，其工作的基本原理是：基于交流電的固定周期模式來改變設備的運行功率，在變頻模式的基礎上，引入智能化電氣系統，實現智能變頻，例如機電設備在空載運行時，設備可以馬上將功率降到最低，這樣可以降低運行耗用的電能；一旦設備滿載運行或者持續高峰作業，設備可以將功率調至最高，這樣既可以保證采煤效率，又可以降低能源消耗，是當前我國煤礦開采行業中較為重要的研究內容。通過在機電設備中合理地應用變頻節能技術，還可以實現智能化的操作，節約成本、解放勞動力，提升采煤過程的安全性和智能性，更好地促進我國煤礦開采行業的發展。

3 變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用分析

在將變頻節能技術應用到煤礦機電設備中時，最為重要的問題是如何根據設備的運行情況來調整實際的功率，具體的情況要根據各種不同的機電設備進行分析，如采煤機、風機、提升機和皮帶機等。下面具體介紹變頻節能技術在這些機電設備中的應用。

3.1 變頻節能采煤機的整體應用

采煤機作為煤礦開采中的重要設備，涉及到了電氣系統、液壓系統及機械系統，將變頻節能技術應用到采煤機系統中，可以從這3 個方面降低電能消耗。采煤機按組成劃分可以分為切割部、裝載系統、行走裝置及其他控制系統組成：對于切割裝置來說，不同的工作面可以調設不同的功率，如果工作面較大時可以使用最大功率進行切割采煤，這樣能快速地將大工作面下的煤礦采入裝載系統，工作面較小時可以適當降低切割工作面，節約電能；對于裝載系統來說，要根據采煤的量來調整其運行功率，使得裝載速度與采煤速度相匹配；對于行走裝置來說，采煤時和行走時的牽引力大小不同，所以行走裝置的頻率也應該進行變頻調節，在保證足夠牽引力的情況下盡量降低電能消耗。通過變頻節能技術的合理應用，可以提升整個采煤機的節能降耗，避免設備長時間滿負荷運行，延長設備使用壽命。

3.2 變頻節能技術在風機設備中的應用分析

在煤礦開采過程中，由于礦井下存在大量的有害氣體，需要長時間對礦井進行鼓風稀釋有害氣體，如瓦斯等易燃易爆氣體。一般礦井下用風機設備進行換氣操作，隨著煤礦開采階段的不同，煤礦內氣體質量也有所不同，所以需要在風機設備中應用變頻節能技術，既能保證空氣安全采煤的要求，又能減緩風機設備的壓力，在空氣質量達到要求或者沒有大量瓦斯氣體時，風機可以停止操作，這樣可以顯著降低風機設備消耗的電能。在這個過程中，需要將空氣檢測設備和變頻風機結合在一起，這樣風機可以根據空氣的質量情況自動調節運行模式，只要井內空氣質量滿足要求，風機就可以停止運行。當前這種技術的發展已經比較成熟，在我國礦井內應用較為廣泛。

3.3 變頻節能技術在提升機中的應用

在煤礦開采中，對于礦井類型的礦山，主要是依靠煤礦提升機來將地底的煤礦提升到地面，然后進行下一步的加工。為了保證煤礦開采的效率，要保證設備不間斷運行，但是設備在提升過程中，空載和滿載都會消耗電能，為了解決這個問題，煤礦企業在提升機中應用變頻節能技術，結合智能化操作平臺，可以實現空載和滿載不同的功率，這樣既能保證設備運行的效率，又能顯著降低電能，在我國的煤礦開采行業中應用較為廣泛。當前較常見的提升機型號為JD-BP32-185P，其應用已經較為成熟，運行比較穩定，節能效果較好。

3.4 皮帶機的綜合應用分析

由于皮帶運輸機可以源源不斷地將礦山中的煤礦運到地面，但是皮帶的荷載是變動的，而設備長時間的運行耗用的電能較大，可以通過變頻技術對皮帶機進行變頻設定，這樣可以基于皮帶機上的荷載進行變頻運行，可以顯著降低電能消耗。同時，由于變頻技術可以避免設備長時間的滿負荷運行，可以降低設備損耗，延長設備的使用壽命，這使得變頻節能技術在煤礦機電設備中應用更加廣泛。

3.5 變頻節能調節下的負載荷設備應用

在變頻負載荷的技術應用下，依照風機、泵的變頻調速過程，重視風機變頻調速技術的整體應用普遍操作。逐步加強變頻調速設備的研發，加強煤礦特殊采集環境下的變頻設備操作。按照風機運行的轉速操作，逐步改造調整，提高整體性能。在改造前，需要對風機運行情況進行分析，調整風壓、風量，改造后的輸出功率是原始數據的3 倍，在很大程度上節約了電能資源模式水平。在水泵控制調節下，需要對設備進行變頻調速節能處理。根據生產工藝系統的實際控制構成，調整產品質量過程中的靈活度，加強變頻節能技術下水泵的靈活運用，逐步減少平滑、減速的時間，調整外部環境的受限水平。依據井下的液體位置高度，對水泵的空轉時間進行壓縮，在很大程度上降低了排水泵的停止時間，調和電能的消耗、設備的損耗，提升整體生產效益綜合建設水平。

4 煤礦機電設備應用變頻節能技術的維護對策分析

為了進一步保證煤礦開采的效率和質量，要采取有效措施保證機電設備的正常運行，尤其是在設備中引入變頻節能技術之后，要根據具體的設備型號和實際運行情況，加強對設備的維護，在設備安裝前合理調試，保證變頻技術的合理應用；在設備運行過程中要加強巡視，確保設備能正常工作，提升設備運行的穩定性。結合個人的工作經驗，簡要提出了以下兩個維護對策。

4.1 完善煤礦機電設備維護管理制度

煤礦開采企業要健全設備維護管理制度，要根據設備的功能成立不同的部門進行工作落實。技術研發部門負責對于機電設備的技術更新，能更好地將變頻技術應用到設備中，并在日常的巡視工作中認真檢查，及時發現設備可能存在的技術問題；設備維修部門要負責對機電設備的日常維護和保養，及時消除機電設備存在的安全隱患，要檢查其變頻工作是否正常，針對可能出現的變頻異常情況要及時解決。要提升自身的專業水平，熟悉可能出現的設備故障情況和解決辦法，及時采取措施恢復機電設備的正常使用，這樣才能確保變頻技術在機電設備中的合理應用，提高機電設備運行的穩定性。

4.2 重視變頻節能技術和機電設備的更新

當前，我國科學技術發展迅速，技術更新速度較快，設備的升級也較快。礦山企業要重視變頻節能技術的更新，及時更換老舊設備，這樣既符合當前國家的發展趨勢，又能更好地將節能變頻應用到煤礦開采機電設備。在實際應用中，新的節能變頻技術可以保持更多的優點、改善以往的缺點，提高變頻的兼容性，使得其應用更為穩定。通過新技術和新設備的綜合運用，可以提升整個煤礦機電設備的工作效率。

5 結束語

綜上所述，當前我國對于煤礦資源的需求量越來越大，而煤礦開采中涉及到很多的機電設備，耗用的電能較大，為了妥善解決發展與能源之間的關系，深入研究變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用是未來的方向。當前變頻技術在我國煤礦機電設備中的應用尚在起步階段，但是已經初見效果。因此為了更好地提升煤礦開采的效率，降低煤礦開采成本和能耗，一定要深入研究變頻節能技術，基于其基本工作原理，提升整個采礦系統的節能性和智能性，促進我國煤礦開采行業的發展。