煤礦機電設備中變頻節(jié)能技術的運用分析

魏召凱

摘 要：隨著我國經濟水平的提升，煤礦開采技術也更加先進，但與發(fā)達國家相比，我國煤礦井下機電設備相對落后，煤炭的開采和使用不僅要保證高質量，還必須確保節(jié)能性和安全性。目前，節(jié)能減排已成為世界普遍關注的問題之一，大多數國家都面臨比較嚴重的能源危機。因此，我國必須立足長遠，不斷升級和完善煤礦的機電設備，提高技術水平。

關鍵詞：煤礦;機電設備;變頻節(jié)能技術

在開采礦山中，變頻節(jié)能技術是其中之一。將變頻裝置增加于采礦裝置中，可以使應用的電力能源減少，以減小生產費用;可以結合設備的實際應用現(xiàn)狀，調整其性能為最理想的狀態(tài)，以減小設備能耗，實現(xiàn)煤礦開采環(huán)境的優(yōu)化。

1? ? 變頻節(jié)能技術

變頻技術，是把具備50 Hz的交流電通過整流元件調制為537 V的直流電，采用DSP芯片控制IGBT元件把直流電逆變?yōu)轭l率可調的交流電，從而實現(xiàn)對電源頻率的控制。電機的運行速度公式為v=60f/p，f為電源頻率，p為電機的極對數，可以通過對電源頻率的控制實現(xiàn)對電機的調速。傳統(tǒng)的電力拖動控制，電機運行速度調整范圍較窄，使得電機運行速度無法與煤礦生產要求匹配，即便采用串電阻或改變極對數的控制方式，也只能實現(xiàn)一定轉速范圍內的調整，使得很多電能消耗到制動電阻中。電機內部的電能耗損比較嚴重，無法達到設計的使用壽命。

2? ? 變頻節(jié)能技術在煤礦機電設備應用中的作用

變頻器設備是變頻節(jié)能技術的重要體現(xiàn)，此設備具體由電源裝置、電極電容裝置、數控裝置和質量輸入裝置等部分組成。在這些設備的有效配合下，變頻器可以有效對機電設備運行狀態(tài)下的電流頻率進行控制，從而達到改變設備運行轉速的目的。變頻節(jié)能技術應用于煤礦機電設備起到的作用具體如下：首先，能夠有效降低煤礦企業(yè)的運行能耗，促進煤炭行業(yè)由粗放型向集約型轉變，促進產業(yè)的健康發(fā)展。其次，變頻節(jié)能技術在煤礦機電設備中的應用可以有效確保機電設備的穩(wěn)定運行，降低機電設備運行過程中產生的設備損耗，不但有利于節(jié)約企業(yè)在設備巡檢和設備維修方面的投入，也有助于煤礦機電設備管理效能的提升。

3? ? 變頻節(jié)能技術在煤礦設備中的應用

3.1? 提升機變頻節(jié)能技術

傳統(tǒng)的提升機調速采用對電機轉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轉子電阻數量，可以實現(xiàn)多個速度區(qū)段的調速，但該調速技術的安全性較低，雖然有一定的電機速度控制效果，但很多電能被浪費到電阻箱中。變頻調速技術的發(fā)展，使得提升機電機可以在不同的象限中實現(xiàn)調速，再配套控制系統(tǒng)實現(xiàn)對提升機運行狀態(tài)的監(jiān)測，可以在更寬的速度區(qū)間內實現(xiàn)對電機調速。

3.2? 流體負荷變頻節(jié)能技術

煤礦生產中離不開風機水泵類設備，負載轉矩和電機運行速度平方呈現(xiàn)出正比例關系，流體類負載需要輸入較大的啟動功率，方可以使風機水泵設備進入到正常工作狀態(tài)，傳統(tǒng)的流量控制通過對閥門進行控制，采用電機恒速驅動同樣存在著電能浪費，也無法達到流體流量控制要求，生產效率不高。采用專用于風機水泵類負載的變頻器，可以更好地實現(xiàn)對流體設備調速，配套控制功能可以根據生產需求進行啟停和調整控制，驅動電機的運行速度可以合理降低，驅動功率也會相應的減少，可以與礦井瓦斯進行安全閉鎖，并具備過流和斷電保護功能，可以更好地滿足煤礦生產需求，起到很好的節(jié)能效果。變頻節(jié)能技術的應用，使得煤礦風機水泵類設備控制更加靈活，避免由于對機械設備產生沖擊。煤礦水泵的變頻調速可以把礦井液位控制進行結合，根據液位情況來調整水泵運行速度，有效降低水泵空轉時間和高頻次啟停帶來的電能消耗和沖擊，在達到節(jié)能效果的同時保證煤礦的安全生產。

4? ? 變頻技術在煤礦機電設備中的應用要點

4.1? 變頻技術在提升機中的應用

提升機是煤礦開采工作中關鍵性的運輸設備，其主要功能是將大型機器等從地面運輸到地下。由于大型開采設備的重力較大，并且提升機本身工作所需要的功率也較大，因此，在提升機啟動時可能會出現(xiàn)許多問題。（1）在礦井中需要隨時改變提升機的運輸速度，而改變運輸速度需要通過安裝設置不同的電阻來確保提升機的運輸速度發(fā)生變化，這樣就會造成由于電阻過大引發(fā)的電能浪費。（2）通過電阻改變通過的電流，從而改變運輸速度過程中，提升機本身也會受到一定程度的損傷，長期工作會造成提升機故障。將變頻技術應用到提升機的工作中，可以有效減少上述問題的發(fā)生，變頻功能代替電阻改變電流，從根本上控制電流的輸出，從而達到節(jié)能效果。變頻提升機在工作時能夠根據運輸速度控制電流輸出，使得提升機的工作狀態(tài)更穩(wěn)定，從而延長其使用壽命。

4.2? 變頻節(jié)能技術在煤礦通風設備中的應用

通風機主要應用于煤礦生產過程中的井下通風，因為煤礦作業(yè)的地下操作較多，所以通風機的運行效率在很大程度上決定著工作效率，且對生產人員的人身安全有非常重要的影響。如果通風機在使用中發(fā)生故障，就會嚴重影響煤礦的正常生產。如果大型通風機出現(xiàn)故障甚至導致企業(yè)的停產和井下事故等各種問題。大部分煤礦企業(yè)的通風機都處于全天運行的狀態(tài)，因此需要消耗大量的電能。煤礦原來的工作方式為全年12個月，每月工作30天，通風機的功率通常在500～1 000 kW范圍之內，通常情況下通風機會消耗掉煤礦生產電能的1/5以上。通過引入變頻節(jié)能技術可以有效對煤礦通風機的工作進行優(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行，如此一來設備每年的休息時間可以達到2 400 h，如果保風量為常規(guī)狀況下的85%，那么變頻節(jié)能技術在通風機的應用上就可以有效降低電能消耗量，下降比例高達27%。根據以上數據可知，變頻節(jié)能技術在通風機中的應用不僅可以對通風機的調轉速度進行調整，還能有效促進通風機整體運行效能的提升。

5? ? 結語

總而言之，變頻節(jié)能技術在煤礦機電設備中的應用可以有效調節(jié)設備的用電情況，減少電能消耗。對變頻節(jié)能技術在煤礦機電設備中的應用進行研究，可以快速發(fā)現(xiàn)設備運行過程中的問題，并從問題出發(fā)采取有效措施加以解決。所以，煤礦工作人員應當加強對變頻技術理論知識的學習，并結合設備運行的實際問題不斷探索優(yōu)化措施和方案。

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