變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

（國電建投內(nèi)蒙古能源有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209）

一、變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用中的作用

變頻節(jié)能技術(shù)即通過對運(yùn)行狀態(tài)下設(shè)備的電流頻率進(jìn)行調(diào)整，而達(dá)到降低設(shè)備運(yùn)行能耗的目的的一種新型技術(shù)，具有良好的節(jié)能效果。變頻器設(shè)備是變頻節(jié)能技術(shù)的重要體現(xiàn)，此設(shè)備具體由電源裝置、電極電容裝置、數(shù)控裝置和質(zhì)量輸入裝置等部分組成。在這些設(shè)備的有效配合下，變頻器可以有效對機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下的電流頻率進(jìn)行控制，從而達(dá)到改變設(shè)備運(yùn)行轉(zhuǎn)速的目的。變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于煤礦機(jī)電設(shè)備所起到的作用具體如下：首先，能夠有效降低煤礦企業(yè)的運(yùn)行能耗，促進(jìn)煤炭行業(yè)由粗放型向集約型方向轉(zhuǎn)變，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。其次，變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用可以有效確保機(jī)電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，降低機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的設(shè)備損耗，不但有利于節(jié)約企業(yè)在設(shè)備巡檢和設(shè)備維修方面的人力物力投入，也有助于煤礦機(jī)電設(shè)備管理效能的提升[1]。

二、煤礦機(jī)電設(shè)備節(jié)能技術(shù)推廣難點(diǎn)

首先，在煤礦企業(yè)運(yùn)營過程中，通風(fēng)機(jī)是需要全年運(yùn)行的設(shè)備，能耗量非常大，每次的開關(guān)啟動都會對設(shè)備造成一定的損耗，特別是因?yàn)椴糠置旱V的通風(fēng)井設(shè)置不科學(xué)，使得通風(fēng)機(jī)實(shí)際使用功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定值。其次，采煤機(jī)非常容易發(fā)生故障，因此在使用節(jié)能技術(shù)的過程中必須要充分考慮其承受能力，目前就存在部分節(jié)能調(diào)整方案會引起采煤機(jī)故障的增多。然后，大部分的煤礦提升機(jī)使用環(huán)境十分惡劣，目前的節(jié)能技術(shù)還不能有效保障提升機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。最后，與其它幾種設(shè)備相比，膠帶傳輸設(shè)備的使用需要更高的電壓和功率，這就對變頻節(jié)能技術(shù)提出了更高的要求。

三、變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦設(shè)備中的應(yīng)用

（一）提升機(jī)變頻節(jié)能技術(shù)

煤礦企業(yè)的生產(chǎn)離不開性能可靠的提升機(jī)，提升機(jī)是煤礦生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，提升機(jī)的穩(wěn)定性、可靠性直接影響著煤礦生產(chǎn)安全，也是主要的耗能設(shè)備。傳統(tǒng)的提升機(jī)調(diào)速采用對電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的控制方式，控制回路中采用電阻箱，并配套控制電路來控制串入電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻數(shù)量，可以實(shí)現(xiàn)多個速度區(qū)段的調(diào)速，但該調(diào)速技術(shù)安全性較低，雖然實(shí)現(xiàn)一定的電機(jī)速度控制，但很多電能被浪費(fèi)到電阻箱中。變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，使得提升機(jī)電機(jī)可以在不同的象限中實(shí)現(xiàn)調(diào)速，再配套控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測，可以在更寬的速度區(qū)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對電機(jī)調(diào)速[2]。

（二）皮帶輸送機(jī)變頻節(jié)能技術(shù)

皮帶輸送機(jī)利用皮帶和輥輪把煤炭輸送出來，是一種通過摩擦力和張力進(jìn)行牽引的設(shè)備，是煤礦生產(chǎn)的重要設(shè)備之一。皮帶輸送機(jī)驅(qū)動電機(jī)需要采用液力耦合器來實(shí)現(xiàn)軟啟動，無法根據(jù)煤炭資源重量來實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，驅(qū)動電機(jī)保持在恒定轉(zhuǎn)速狀態(tài)，存在著較大的電能浪費(fèi)。變頻技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)液力耦合器的軟啟動功能，啟動電流數(shù)值較小，可以避免驅(qū)動電機(jī)產(chǎn)生發(fā)熱和沖擊現(xiàn)象，可以把皮帶輸送機(jī)煤炭輸送性能完全發(fā)揮出來。變頻調(diào)速裝置也可以把電機(jī)進(jìn)入到發(fā)電狀態(tài)的電能回饋到電網(wǎng)中，避免由于制動造成的電能損失，避免對機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生沖擊，可以提高設(shè)備使用壽命。采用四象限變頻調(diào)速技術(shù)，需要把整流橋改進(jìn)行IPM 功率模塊，從而建立起可控整流橋。驅(qū)動電機(jī)工作于發(fā)電機(jī)狀態(tài)時，逆變控制電路具備整流功能，而變頻器電源端的整流電路起到逆變作用，可以把電能輸送到電網(wǎng)當(dāng)中。

（三）流體負(fù)荷變頻節(jié)能技術(shù)

煤礦生產(chǎn)中離不開風(fēng)機(jī)水泵類設(shè)備，負(fù)載轉(zhuǎn)矩和電機(jī)運(yùn)行速度平方呈現(xiàn)出正比例關(guān)系，流體類負(fù)載需要輸入較大的啟動功率，方可以使風(fēng)機(jī)水泵設(shè)備進(jìn)入到正常工作狀態(tài)，傳統(tǒng)的流量控制通過對閥門進(jìn)行控制，采用電機(jī)恒速驅(qū)動同樣存在著電能浪費(fèi)，也無法達(dá)到流體流量控制要求，生產(chǎn)效率不高。采用專用于風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載的變頻器，可以更好的實(shí)現(xiàn)對流體設(shè)備調(diào)速，配套控制功能可以根據(jù)生產(chǎn)需求進(jìn)行啟停和調(diào)整控制，驅(qū)動電機(jī)的運(yùn)行速度可以合理的降低，驅(qū)動功率也會相應(yīng)的減少，可以與礦井瓦斯進(jìn)行安全閉鎖，并具備過流和斷電保護(hù)功能，可以更好地滿足煤礦生產(chǎn)需求，可以起到很好的節(jié)能效果。變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，使得煤礦風(fēng)機(jī)水泵類設(shè)備控制更加靈活，避免由于對機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生沖擊。煤礦水泵的變頻調(diào)速可以把礦井液位控制進(jìn)行結(jié)合，根據(jù)液位情況來調(diào)速水泵運(yùn)行速度，有效降低了水泵空轉(zhuǎn)時間和高頻次啟停帶來的電能消耗和沖擊，在達(dá)到節(jié)能效果的同時，保證煤礦的安全生產(chǎn)。

（四）變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦通風(fēng)設(shè)備中的應(yīng)用

通風(fēng)機(jī)主要應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)過程中的井下通風(fēng)，因?yàn)槊旱V作業(yè)的地下操作較多，所以通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率在很大程度上決定著工作效率，且對生產(chǎn)人員的人身安全有著非常重要的影響。如果通風(fēng)機(jī)在使用中發(fā)生故障，就會嚴(yán)重影響煤礦的正常生產(chǎn)。大型通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障甚至可能會導(dǎo)致企業(yè)的停產(chǎn)和井下事故等各種嚴(yán)重的問題。大部分煤礦企業(yè)的通風(fēng)機(jī)都處于全天運(yùn)行的狀態(tài)，因此需要消耗大量的電能。通過引入變頻節(jié)能技術(shù)可以有效對煤礦通風(fēng)機(jī)的工作進(jìn)行優(yōu)化，煤礦企業(yè)通過對高效高能工作的推廣并在國家法定假日實(shí)行，如此以來設(shè)備每年的休息時間可以達(dá)到2400 小時，如果保風(fēng)量為常規(guī)狀況下的85%，那么變頻節(jié)能技術(shù)在通風(fēng)機(jī)的應(yīng)用上就可以有效降低電能消耗量，下降比例高達(dá)27%。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知，變頻節(jié)能技術(shù)在通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用不僅可以對通風(fēng)機(jī)的調(diào)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行調(diào)整，還能夠有效促進(jìn)通風(fēng)機(jī)整體運(yùn)行效能的提升。

結(jié)束語

變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的普及程度越來越高，雖然整體應(yīng)用率還達(dá)不到國家期望的標(biāo)準(zhǔn)，但發(fā)展前景良好。我國煤礦資源豐富，但人均資源極少，因此必須充分了解當(dāng)前技術(shù)，不斷研發(fā)剖析新變頻技術(shù)，進(jìn)而推動我國煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。