淺談變頻技術在煤礦機電設備中的運用

劉海余 王文林

【摘 要】煤礦屬于不可再生資源，煤礦工業的市場面臨著資源稀缺、僧多粥少的局面。如何減少能源產業的不必要消耗、并盡最大可能減少能源浪費帶來的環境污染，成為煤炭產業需要嚴肅思考的問題。減少能源浪費，可行的一條途徑就是對機電設備進行技術創新，變頻技術是一種可以有效提升如空壓機、采掘機等機電設備性能，節省能源消耗的新技術，對改善煤炭企業的生存狀況，調整煤礦行業的生產組織結構有著尤為明顯的促進作用。

【關鍵詞】變頻技術；煤礦機電設備；運用

隨著我國市場經濟競爭越來越激烈，煤礦企業要想占據有利地位，首先要合理用變頻技術的節能效果完成相關的煤礦開采工作，并且利用該技術能最大限度的提升煤礦開采的質量與數量。同時，變頻技術在煤礦機電設備中應用還是企業提升經濟效益、節約成本的關鍵點。

一、變頻技術的應用原理分析

所謂的變頻技術就是可以將直流電轉變為不同頻率交流電的技術手段，它還可以把交流電轉變為直流電，而后再轉變為其他頻率的交流電。在應用它的過程中，需要從變化中對所需的頻率予以轉變，但是，需要注意的是，這一過程中不會對電能進行轉變。變頻技術可以將晶體管轉化為絕緣柵雙極晶體管，最終對功率機器實現高效的轉化，體現出智能化的應用優勢。在應用交流電對煤礦機電設備進行發動的過程中，可能會浪費諸多的能源，同時會將交流電的運作速度予以轉變，這一過程中的電能耗損會有所減少，最終會促使資源利用率得以切實提升。

二、變頻技術在煤礦企業生產中的重要性

隨著煤炭資源消耗速度的不斷加快，煤炭資源的總量在不斷減少，且煤炭資源的開采難度也是越來越高，各個煤炭生產企業之間的競爭也是越來越厲害。隨著用工成本的不斷提升，各個煤炭企業的生產效益也大不如前，如何更進一步地降低能源消耗、提升能源利用效率是關乎企業生死存亡的大問題。煤礦機電設備高效利用變頻技術，是提升企業生產效益，為企業節省資金的重要舉措。煤礦生產企業有超過7成的用電是被各種機電設備中的電動機消耗掉的，因此利用變頻技術對機電設備所用電動機進行供電，可以有效降低企業的用電消耗，每年可以為煤礦生產企業節省大量的資金，而且其應用還會使設備的運行更加平穩，大大增加機電設備運行的可靠性，這對提升煤礦企業的生產安全具有十分重要的作用。筆者將在下文中對煤礦企業主要使用機電設備應用變頻技術的情況進行簡要說明。

三、煤礦機電設備中變頻技術的應用

（一）提升機方面的應用

在復雜、繁重的條件下，礦井提升機才能正常運轉，其需要復雜的工作條件，進而使得提升機要有較強的設備功能。在實際工作過程中，提升機首先要啟動關閉進行調速任務。其次，在反復工作過程中，機電設備極易出現故障，頻繁發生故障則會減少使用周期。在提升機中應用變頻技術能對提升機起到良好的保護作用，同時也能提升其工作效率。提升機使用變頻技術能在一定程度上提高電氣運行能力，使得熱阻發生的故障得以有效降低，保護機械自身的同時，對節能減排也能發揮至關重要的作用。

（二）變頻技術在采煤機中的應用

隨著變頻技術在煤炭行業中的廣泛應用和革新，變頻技術已經日臻成熟，對機電設備的要求也有了一些標準。電機功率過大會影響到電流變頻，因此對機電設備的尺寸有一定的限制。交流電機可以比直流電機尺寸更大，有利于調整提高采煤機的功率和穩定程度。一般而言，交流-直流-交流變頻調速系統的電牽引采煤機損耗低、使用壽命長，運行穩定可靠，因此受到煤礦企業的青睞。這種變頻技術主要靠牽引變壓器供電，將三相工頻交流電變幅成穩定的直流電，或將高壓電變頻成交流電，實現牽引電機的無極調速。由于采礦場地環境惡劣，使得礦場的采礦機必須選取更高性能、更穩定的設備，變頻技術應用在采礦機中，可以降低采煤機的損耗，延長采煤機的使用壽命，提高了采煤機的科技含量，同時也為采煤機設備降低了維護檢修的成本。

（三）皮帶機當中對變頻技術的有效運用

對于皮帶機的工作來說，在煤礦生產的過程當中主要是通過電機所產生的一種動力進而帶動皮帶的整體運轉，將皮帶上存在的礦料以皮帶這一形式進行運輸。皮帶運轉依要輪轂、皮帶摩擦力，在皮帶機啟動時需要足夠的電流才能使皮帶運轉，因此在啟動過程中會占用很大功率，不利于降低能源消耗目標的實現。國內大部分的煤礦皮帶機以液力耦合器實現皮帶機軟啟動。啟動時會由于電機電流較大，導致電路電壓不穩定，從而加劇了皮帶損壞和斷裂情況。另外，耦合器工作中產生大量的熱量，使機器內部的油溫上升，從而加速了機械的磨損和老化，威脅機器設備使用安全。皮帶機應用變頻技術，能夠實現設備軟啟動，提高了設備運行與啟停穩定性。相對傳統的耦合器來說，大大提高了能源的利用效率，有效減少了能源的消耗。

（四）在通風機中的應用方式分析

煤礦開采過程中，通風機是極為重要的機械設備，它的應用可以起到極為重要的作用，特別是礦井開采過程中，周邊的施工環境較為特殊，很容易充斥各類有害氣體，假如煤礦開采周邊環境過于惡劣，將會給施工工人的人身安全造成極大的威脅，甚至染上肺病疾病，對施工人員的身體健康造成極大的負面影響。因此，在進行煤礦開采時，需要借助通風機的作用，將礦井工作中的有害氣體及時排除。但是通風機的應用，會增加工程施工中的耗電量，還會增加風機中電流，而后致使通風機極易出現損壞問題，最終會相應縮減通風機的使用壽命，對煤礦開采造成諸多不利影響。在通風機的運作中，變頻技術的應用可以增強通風機的通風性能，而后僅僅需要少量的電量，就可以提高通風機的制風能力，這就會相應地降低煤礦開采企業的運營成本，同時會相應地延長通風機的實際使用壽命，為煤礦生產企業的運作和發展奠定堅實的基礎。

（五）水泵的變頻技術應用

礦場作業對水流的需求非常大。在實際的煤礦開采和生產過程中，需要安裝水泵來對水流量進行控制調節，水泵不光可以進行水流輸送，同時還能抽壓輸送各種液態物質，并且通過水泵的控制能對液體實現增壓。因此可以說，水泵在礦區給液、給水中發揮著重要作用。在傳統的礦場機電設備運行系統中，水泵經常會因為復雜的運行系統而處于空轉狀態，不光浪費了電能，對水泵零部件的消耗也是十分巨大的，長期運行后不但會降低水泵的運行效率和使用壽命，也可能會因為耗損而產生故障，引發生產事故。引入變頻技術，可以有效地提高水泵運行的靈活度，減少水泵空轉頻率，有效控制水泵的啟停速度，降低耗損，提高水泵的工作效率，同時還能有效地節省不必要浪費的電能。

四、結論

變頻技術是高新技術的產物，它的誕生極大地方便了對交流電動機的調速控制，在我國工業領域已經有了比較大規模的應用，但是在煤礦機電設備中的應用還稍顯不足。很多煤礦機電設備都有頻繁的啟停環節，而且有很多設備都有調速要求。變頻技術的引入可以很好地解決這些問題，不僅給企業節省了很多的電能消耗，還使設備運行得更加平穩，大大延長了設備的使用壽命。我國煤礦機電設備生產企業應該逐步加大對變頻技術的利用力度，使其為我國的煤礦生產做出更大的貢獻。

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