煤礦機電設備中變頻節能技術應用分析

文/趙子杰 孫中海，山東能源棗莊礦業集團新安煤業公司

1 變頻節能技術在煤礦機電設備中應用的作用

變頻節能技術是指，通過調整設備運行中的電流頻率，降低設備運行過程中的電能消耗，實現節能效果的一種技術。變頻節能技術主要基于變頻器設備，這種設備通常包含電源裝置、電極電容裝置、指令輸入裝置、數控裝置等。變頻器通過這些設備的配合，改變機電設備運行的電流頻率，進而改變設備運行的轉速。變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用，主要有以下幾方面的積極作用：①有利于煤礦整體運行能耗的降低，推進煤炭生產行業，由資源能源消耗型產業，向集約型產業的反向發展。②提高機電設備運行的穩定性，減少機電設備長時間運行造成的設備損耗，減少煤礦企業在巡檢與維修中投入的人力物力，提高煤礦機電設備管理的實際效能。

2 煤礦機電設備中變頻節能技術應用分析

2.1 在采煤機中的應用

采煤機是煤礦開采的核心設備，集機械、液壓、電氣為一體，組織結構復雜且龐大。由于地下煤礦工作環境非常惡劣，導致采煤機經常出現故障，給采煤企業造成了巨大的經濟損失。但是，利用采煤機進行采煤，可以減少人工勞力，提高采煤的安全性，且機器可日夜工作，提高了采煤的工作效率。隨著我國數字化技術和計算機技術的高速發展，采煤機更加智能化、人性化、簡單化，采煤故障明顯降低。但是，這些高科技的運用都需要耗費大量電能，增加了采煤成本。尤其是近幾年，國家提倡可再生能源發展，各行各業開始關注可再生能源，逐漸淘汰非再生能源。煤作為主要的非再生能源之一，市場需求逐漸縮短。為求生存，煤礦企業必須降低生產成本，而節約能耗成為降低生產成本的重要對策之一。為節約能耗，很多煤礦企業開始關注電流型變頻器，并將其應用于采煤機，根據采煤機工作實際需要改變電壓和頻率，使電壓和頻率始終以最適合采煤機的狀態進行工作，從而減少電壓和頻率過高或者過低產生的能耗，最終實現節能。

2.2 在風機中的應用

風機主要應用在礦井中，為礦井內部進行通風換氣，礦井內部的作業完成程度不同，對風機的速度要求也不同，所以風機要時刻處于更新狀態，以使風機滿足速度、范圍以及精度等方面的要求。更新的風機在運行中也需要維修，頻繁維修會造成大量成本。基于此，相關人員有必要將變頻節能技術與風機結合起來，使風機更加節能有效。風機中的變頻技術是在原電機調速技術上集成其他信息技術和控制技術的綜合技術，所以其不僅能對風機運行效率形成控制作用，還會對能源消耗量進行控制，在該技術運用中，風機可以自行調速，不需要更換，所以維修成本也會降低。風機一直處于正常運行狀態，而不是頻繁開啟關閉，則開啟關閉消耗的巨大能量也會得到節約。另外風機在閉環控制中，也會有效減少能源消耗。

2.3 在帶式輸送機中的應用

帶式輸送機的驅動力一般為摩擦力，其在煤礦機電設備中，則以電動機為動力，以摩擦力為牽引力，該種裝置主要采用軟啟動方式，在該種方式中，工頻電流在拖動牽引中起著重要作用。雖然會使物料正常運輸，但在運輸中，物料與輸送機皮帶的磨損以及皮帶與設備之間的磨損都會縮短該裝置的使用期限。嚴重情況下，皮帶不會保持完好無損狀態，甚至會發生斷裂。在選擇變頻節能技術后，變頻器會對電機啟動狀態下的電流量進行控制，使多余的電流能進入電網，避免產生副作用。如此設備也不會發生溫度飆升過高現象。變頻節能技術的節能主要體現在電機調速過程中，轉速會根據該裝置的負荷率變化而變化，直至處于經濟安全運行狀態。這會使設備磨損減輕。變頻節能技術的另一優勢為可以使設備實現軟啟動，如此設備便可以改善原來的啟動模式，以降低開啟消耗電流。變頻器在帶式輸送機中的應用，還可以對該裝置的電路起到保護作用，使其免于發生過流或短路等問題。

2.4 在提升機中的應用

在我國的煤礦機電設備中一項重要的機電設備是提升機，提升機具有非常重要的作用，在煤礦的生產和人員安全方面起著很關鍵的作用。在以前傳統的煤礦機電設備中，在電動機轉子電路內接入金屬電阻，這種方法雖然可以調速，達到要求，但是在實際的操作過程中，存在著很大的安全隱患，而且這種方法大量消耗電能。變頻節能技術在提升機中的應用，有利于實現數學信息的化的控制，提高提升機的控制力，實現遠程控制，有效完成重要任務。

2.5 在主排水泵中的應用

在對煤炭進行實際生產的過程中，通常要以實際情況為依據對水流量進行合理的調節，最為普遍的就是在變工況的情況下運行，通過對相關機械設備的使用，合理調節閥門的開闔程度，從而使水泵得到運行。在水泵運行較長時間之后，水泵的運行效率會不斷被降低，以至于造成了水泵使用期限的大幅度縮短。通過將變頻技術合理地使用到水泵設備中，在水泵設備中安裝能夠進行變頻的變頻器以及 PLC 控制器，通過 PLC 控制器的作用，使得變頻器在一定的程度上得到靈活性和智能化的提升，從而保障了生產運行的高效性和安全性。通過變頻器的使用，可以對水泵的啟動和停止進行靈活的控制，從而使水泵因頻繁的啟動和停止或者是空轉而導致消耗大量能量的情況得到有效的緩解和降低，還可以使設備損耗得到顯著的降低。

綜上所述，變頻節能技術通過改變電流頻率來改善煤礦機電設備的性能，提高其環保性，廣泛應用于提升運輸等設備中。