探討變頻節能技術在我國煤礦機電設備中的應用

摘要：目前煤礦生產必須堅持兩大原則，即安全節能，提高生產效率。隨著經濟、科技的迅猛發展，能源資源日益緊張的問題越來越突出。因此一定要加強改進煤礦電機設備，促進其技術含量、使用性能不斷提高。特別是應用變頻節能技術后，煤礦機電設備的調節功能與節能性能顯著提高，明顯改善了機電設備在煤礦生產中的使用條件。文章對變頻技術的原理進行了分析，研究變頻節能技術在國內煤礦機電設備中的實際應用，同時研究了變頻節能技術廣闊的應用前景。

關鍵詞：變頻節能技術；煤礦機電設備；應用；效率

我國是煤礦大國，儲備著豐富的煤礦資源，我國土地面積廣闊，巨大的煤礦資源就蘊藏在我國的地表土層中。煤礦業的發展為對國民經濟發展來說，煤礦業發揮了重大的推動作用。但是從當前國內煤礦開采業實際發展情況來看，總體形勢不是很樂觀，全國各地的煤礦，特別是很多小煤礦，在開采技術方面依然十分傳統落后，生產過程中沒有妥善解決好安全保障問題，并且煤礦生產消耗很高，生產效率普遍很較低。為了對這種情況做出改變，在煤礦機電設備的中變頻節能技術慢慢獲得了應用，經過理論以及實踐的驗證，在煤礦機電設備的應用中，變頻節能技術展現出了良好的使用性能，具有很高的應用價值，值得大力推廣，促進煤礦生產效率顯著提高，在有效機械調節、節能安全等方面顯現出了極高的價值。

1.變頻節能技術在點前煤礦機電設備的應用情況及基本原理

生產安全是煤礦生產的頭等大事，生產安全在煤礦生產中具有十分嚴格的要求，因此在煤礦機電設備中，變頻節能技術并未輕易獲得應用。但隨著節能理念的不斷推廣以及電子信息技術的快速發展，在煤礦生產的機電設備中變頻節能技術慢慢獲得了應用，像礦井空壓機、提升機、皮帶輸送機、采煤機等。節能變頻技術在實踐應用中逐漸被獲得認可，機電設備運用節能變頻技術后，其運轉效率顯著提升，同一機電設備與過去未使用這項技術比較，顯著降低了的耗能量，在設備維修養護支出方面也實現了明顯的降低，在提高煤礦產業經濟效益方面顯示了巨大的推動作用。

變頻節能技術明顯改善了煤礦機電設備的性能，其有什么樣的應用原理呢？與其他傳統的交流電比較，變頻節能技術具有自身獨特的特點，變頻節能技術主要依靠變頻調速技術轉化交流電的固定頻率，使其發展為可以被充分利用的變動資源。

第一方面功率器件。智能功率模塊IPM是經過GTRIGBT的更替發展起來的，可以不斷提高變頻的功率。第二方面大幅度改建了壓頻比（U/f）控制方式，成為控制理論方面的重大突破與革新，之所以能夠取得這種突破與創新，主要得益于矢量的控制辦法的運用，以及采取了直接的轉矩控制，可以在現實當中在更為廣闊的范圍內應用變頻節能技術。第三方面研發方向有了新的進展，在控制方法方面實現創新，人工神經網絡、模糊自優化控制等都是新產生的控制方法，在更為廣闊的范圍中，整個變頻技術的集成系統都可以實現集中，在技術方面改變了過去數字信息處理比較單一的情況，發展至現階段十分先進的高級專用集成電路已經被應用。自單片機起，數字信號處理器（DPS）產生，之后出現了精簡指令集計算機（RISC），發展到今天已經有了高級專用集成電路（ASIC）。

再就是從整個變頻的功能方面來看，在綜合應用方面取得了顯著的進展，一方面擁有一般的調速功能，而且兼具通信功能、編程序參數辨識等多種功能。電力半導體器件具有通斷作用，憑借著這種作用轉換固定不變的電壓與頻率的工頻交流電，使電壓或頻率成為可變的交流電，這種電能控制設備實際上就是“變頻器”。變頻調速實際上就是利用對電動機電源頻率改變，達到調節速度的目的。

2.在國內煤礦機電設備中變頻節能技術應用相關分析

變頻節能技術經歷了長時間的發展，逐漸開始廣泛應用于國內煤礦機電設備技術中。本人在了解煤礦機電設備的基礎上，深入研究了節能變頻技術，關于變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用本人進行了分析，具體分析主要結合煤礦提升機、采煤機、流體負荷設備、皮帶輸送機等展開，具體如下：

2.1在煤礦提升機中變頻節能技術的應用

在煤礦當中，煤礦提升機是不可缺少的機電設備，無論對煤礦人員安全來說，還是對煤礦生產安全來說其作用都很關鍵。傳統調速主要通過將金屬電阻接入電動機轉子電路內，盡管這種方法可以實現這一目的，但現實運用，往往安全隱患較高，而且會消耗大量的電能。將變頻節能技術應用于煤礦提升機中，大部分是將交流四象限變頻調速系統與變頻防爆提升機配合，在控制方面達到數字信息化，在輸入與輸出接口完備的條件下，可以實現遠程控制煤礦提升機，為提升機能夠對物料與人員安全順利地輸送創造保證條件。

2.2在煤礦采煤機中變頻節能技術的應用

采煤機變頻調速系統發展到現在，已經由原來的“一拖二”成功發展至“一拖一”，就國內能量回饋型四象限運行的交流變頸調速采煤技術來說，已經取得全球領先地位，我國自行生產的電牽引采煤機變頻器電壓達到了380V，行走功率最高達到了2×110KW，可以達到超過額定轉速恒定功率調速、額定轉速下恒定轉矩調速，兩臺變頻器之間的轉矩平衡與主從控制。就現場實際運行狀況而言，對大傾角工作面，四象限變頻器調速電牽引采煤機可以在更為廣闊范圍內調節制動力矩，使牽引速度總體上保持不變，機器無任何下滑跑車情況發生，控制起來十分靈活，結構特別簡單。方便操作，而且速度調節非常穩定可靠。

2.3在煤礦流體負荷設備中變頻節能技術的應用

在流體負荷設備中變頻節能技術的應用，大部分集中在泵所還有風機采用的變頻調速。變頻調速在風機中的應用日益多起來，專門為煤礦獨特環境設計的變頻調速設備也產生了。風機被改造后，轉速與改進前最低轉速比較實際上大幅度下降了。電機實際輸出功率與礦井特性更加適應，具體為前導器沒有改進時半關閉時的1/3風量與風壓，每年的電費顯著降低了。而變頻調速能夠靈活應用于礦區給水、給液用泵中，使得設備的機械沖擊大幅度降低了，工藝系統控制具備了更為強大的靈活性，產品質量上升到了新的高度。對抽水泵的平滑起停能夠靈活控制，可以適時增速或減速，為井下液位保持恒定創造了條件，使得泵空轉時間與頻繁起停產生的能耗顯著降低，在很大程度上降低了機械設備的損耗，為生產實現高效、安全運行創造了有利的保障。

2.4在煤礦皮帶輸送機中變頻節能技術的應用

在煤礦皮帶機中應用變頻技術在原理上與煤礦提升機是一樣的。井下的煤炭被皮帶運送至地面這一過程中，對摩擦力產生的牽引作用充分利用，依靠摩擦力與張力變形產生帶動作用，使物體在支撐輥輪上發生運動，進而使煤炭運送工作順利完成。就傳統煤礦皮帶機運輸來看，皮帶機的軟啟動通常依靠液力耦合器來完成，這樣往往容易導致皮帶發生老化與斷裂的情況。對變頻技能技術應用后，能夠使電機啟動過程中電流波動顯著降低，使得機電內的發熱與機械沖擊現象降低。可以保證最大程度低發揮皮帶機的傳送功能，對功率平均與同步問題實現了妥善解決。

3.結語

結合變頻節能技術的實際應用來看，變頻節能技術應用于煤礦提升機、采煤機、流體負荷設備、皮帶輸送機等等機電設備后，在節能方面取得了良好的效果，能源消耗節約比例達到了20%至30%。結合現階段煤礦機電設備中變頻節能技術的實際應用情況來看，其具有十分廣闊的發展前景，特別是在社會對能源需求量不斷提高的形勢下，變頻節能技術在使用方面顯現出高效、節能、安全的優勢，因此一定會成為今后煤礦機電設備發展的主要方向，除了上述幾種機電設備已經使用了變頻節能技術，還有別的很多煤礦機電設備需要加強改進，所以，發展同其相適應的變頻節能技術具有很強的必要性。

參考文獻：

[1]吳華建.礦用通風機變頻節能技術研究[J].露天采礦技術.2010年04期.

[2]譚春培.煤礦機電設備中變頻技術的運用[J].才智；2012年18期.

[3]張正斌.試論煤礦機電設備中變頻技術的運用[J].中國石油和化工標準與質量.2012年07期.

作者簡介：索少龍（1980.8.2-）男，漢族，陜西省寶雞市陳倉區人，2014年畢業于內蒙古烏海職業技術學院采礦開采技術，中國神華神東煤炭集團石圪臺煤運轉二隊目前從事于機電專業。