變頻技術在煤礦節能中的應用探討

王雪楓

（東曲礦矸石山治理科排矸隊 山西太原 030200）

引言

在煤礦開采過程中，很多機械的運轉都離不開電動機的配合。在以往工作中，老式電動機均為定頻式電動機。在煤礦開采工作中，定頻式電動機很難根據實際生產情況進行適當的調整，能源浪費的情況較為嚴重。變頻技術的提出，讓電動機具有了先進的調速方式，也具備了顯著的節能效果。因此，變頻技術與采礦設備的融合也受到了煤礦開采企業的關注。

1 變頻調速技術在風機上的應用

隨著礦井開采深度的增加，巷道也不斷延長。雖然風量隨著開采深度的增加沒有明顯的變化，但是對風壓的要求卻是不斷增加的。這就需要提高風機的功率來保障礦井的通風需求。一般情況下，實際的用風量遠遠低于其額定流量。所以，在生產過程中就需要通過安裝風門限流器等方法增加阻力，或者采用放風的方式減少流入礦井中的風量[1]。

自耦降壓啟動柜是傳統的風機控制設備。該設備存在供電網絡波動較大、電能浪費嚴重、調節精度差等問題。為了解決這些問題，人們開始嘗試用變頻調速器對風機進行控制。變頻調速器采用正弦波PWM 方式對電動機的啟動、加速、減速進行控制。該技術的工作原理是對脈沖列的脈沖寬度進行調節，以改變輸出量和波形的方式獲得按正弦包絡電壓波輸出值，從而起到對電動機進行控制的作用。相比傳統自耦降壓啟動柜，變調速器減少了放風的步驟，并提高了調節精度[2]。

另外，電動機功率會隨風機轉速的降低而降低。當風量下降20%時，轉速也會下降20%，軸功率則能下降50%左右。如果風量下降50%，軸功率能下降到額定值的15%左右?？梢?，變頻調速技術在風機上的應用，能夠有效節約電能。

2 變頻調速技術在空壓機上的應用

相對其他礦山生產設備來說，空壓機的電機功率較大?？蛰d（卸載）星—三角啟動方式更適合空壓機。這種設備加載和卸載動作時在瞬時間完成的。所以，啟動動作會導致空壓機內有較大的電流?？梢?，加載和卸載時產生的電流會對設備本身產生較大沖擊。與此同時，空壓機內部的壓縮氣源也會產生較大波動。長此以往，設備的磨損承程度會不斷加深，設備使用壽命也會受到影響[3]。

一般來說，空氣壓縮機配備的電動機不能調速。所以，我們不能通過控制壓力和流量大小來對輸出功率進行調整。由于電機不能頻繁啟動，這就導致電機在用氣量較少的時候仍然需要運行，電能浪費問題嚴重[4]。

在空壓機中融入變頻技術，能夠通過實現電機軟起、軟停，并降低啟動過程對設備產生的沖擊，保證設備良好的運行狀態。電機在變頻控制技術的作用下，能夠根據用氣量的大小，調節電機轉速，控制空壓機運轉狀態，保持供氣系統氣壓的穩定。從而避免用氣量較少的時候電機空載運行問題的出現，并實現節能的目的。

3 變頻調速技術的優點

第一，變頻調速技術適應的電壓范圍較廣?？梢栽诓煌娋W狀況下工作。變頻調速技術實現了設備的軟啟動，降低了啟動電流對設備的沖擊，也減少了大電流對電網的電涌沖擊。通過變頻設備的調整，電機在低速運行時的轉矩加大，運轉狀態更穩定。設備的使用壽命得到延長。

第二，目前各個企業使用的變頻技術，都融合了完善可靠的保護功能。過載保護、過壓失速保護、自動轉矩補償保護等功能，在很大程度上為企業的安全生產提供了保障。

第三，變頻調速技術具有較大的調速范圍，調速精度相對較高，部分設備能夠實現無極調速?？傮w的調節效率較高。在目前信息可視化技術的配合下，礦山可以對相應的變速調頻設備實現遠程控制，從而降低了礦山人力物力的投入，有助于實現智能化的礦山開采模式[5]。

結語

綜上所述，變頻調速技術在風機和空壓機上的運用，有效地降低了礦山的能源消耗。同理，該技術也可以用于風機、水泵等設備上。變頻調速技術的應用一方面在滿足生產工藝要求的前提下提高了設備的效率，另一方面也降低了設備維護所需的費用。如果能夠在變頻調速設備上加裝遠程感應控制系統，更能實現礦山對設備的遠程監視與調控，從而起到及時了解設備運行狀態的作用。無論是礦山管理者還是技術人員，都需要通過不斷完善自己以及積極了解先進技術，對現有的開采技術進行改革創新，從而促進行業的不斷發展。