煤礦機電變頻控制技術與節能分析

李永慶

摘 要：我國地大物博，有著豐富的自然資源，但是，與此同時，我國還是一個人口大國，在能源比例分配上，人均占有量較少，雖然說我國當前推崇新能源，但是煤炭資源仍是我國主要能源之一，是人們生活中必不可少的一部分，所以對煤炭的需求量極大，在煤炭作業中，相關機械設備不僅會對煤炭資源造成影響，還會影響到生產效率，為了緩解這一問題，煤炭企業將變頻控制技術應用到相關設備之中，在降低耗能的同時能夠進一步提升生產效益。

關鍵詞：煤礦機電;變頻控制技術;節能

引 言

我國近年來的發展步伐加快，生產過程中對能源的消耗量也急劇增加，以煤礦行業為例，我們為了保證更高的經濟效益，大力研究變頻控制技術，在保證開采過程節能環保的同時，加大對開采設備的合理控制，讓開采過程中的能源損耗降到最低，做到能源的合理利用。除此之外，煤礦機電設備安全管理，以及煤礦機電設備管理系統的工作人員綜合素質的水平高低、管理的效果好壞，同樣會直接地影響其生產的安全與效率。

一、煤礦機電設備存在的問題

（一）提升設備存在的問題

煤礦企業具有環境復雜、工作量大、工作強度大的特點，煤炭生產對機電設備依賴性較強，在煤礦生產過程中，提升設備是主要的機電設備之一。提升機主要發揮為生產的煤炭提供安全可靠的運輸以及運送煤礦工作人員的功能。我國傳統的煤礦提升設備主要通過在電動機的轉子內部電路中接入金屬電阻，通過電氣控制系統或者接觸器等對電阻進行切斷控制，通過這種方式來實現對提升設備的調節和控制。這種控制方式盡管較為簡單，但是在實際生產應用中，存在較大弊端，主要體現在對電能的依賴性過強，電能消耗過大;此外，這種控制方式散熱性能也不理想，容易由于熱量提升造成其他意外情況發生;同時，由于利用電阻實現對提升設備的控制，限制了控制的有效范圍，提升設備運行中，速度和精度都無法得到保障，尤其在提升設備需要降速或者下行時，往往需要利用制動電源或利用低頻電源進行控制，這提高了設備損毀的概率，降低了提升設備工作效率。

（二）皮帶啟動中電流過大問題

我國煤礦企業進行煤礦開采過程中，皮帶機設備發揮著重要的作用，皮帶機設備的電機功率較大。皮帶機設備是通過機電設備繞組的降壓啟動實現頻率運轉的，運用液力耦合器帶動皮帶機運轉。皮帶機啟動時，往往會出現較大的電流，很容易造成電壓的波動，對電動機內部形成巨大的機械式沖擊，在這種沖擊下，電動機會產生大量的熱，使電動機在短時間內溫度升高，給電動機帶來較大的損害。另外，電動機在很短時間內實現啟動，導致皮帶機皮帶拉力加大，加大了對膠帶的損傷。不僅如此，液力耦合器在啟動的瞬間會出現油溫升高情況，將會給設備帶來較大損傷，不僅帶來安全影響，也增加了煤礦企業機電設備維修和維護費用，提高生產運營成本。

（三）通風設備存在的問題

煤礦企業生產環境較為復雜，工作環境中常常有大量的煙塵和有害氣體，通風設備是煤礦企業機電設備中重要組成部分。煤礦企業通風設備通常需要長時間運行，在長期工作中，隨著煤礦開采進度的發展，礦井下的風壓也將發生變化，需要不斷加大通風設備的功率，這樣才能確保良好的通風效果，傳統的通風設備在速度調整方面存在很大不足，無法根據實際需求進行調整，給通風設備穩定性和可靠性帶來影響。

二、煤礦機電變頻控制技術與節能要點

（一）通風機中的運用

在礦井的主要設備中，在礦物生產中通風機起著重要的作用。作為重要通風設備，它運行時間久，在礦井中被稱為“呼叫系統”。隨著采礦和挖掘工作的進展，風壓持續增大，其所需的功率也在增加。所以，在礦井下作業是通風機的功率也是重要問題。采用設備進行變頻調速后的礦井通風機，通過巷道風量需求的預測進行調速，減少了能耗，實際效果也非常的好。由于在修改變頻器后的通風機即可實現變頻軟啟動，因此，電流的沖擊減弱，減少了對電網設備的影響，并且可以隨時啟動和停止。多數情況下，通風機的運行速度較低，這使通風機工作強度降低，從而可以延長通風機的使用年限，減少了維護的次數。同時，為了保證相同的電動機轉速，在正常情況下，要求 2 臺電動機的工作頻率盡可能一致，以避免形成風阻并影響風扇的正常運行。

（二）變頻控制技術應用于礦井提升機

在礦井提升機中，當變頻控制技術應用在驅動系統中之后，能夠有效解決諸多的不足之處，除了能夠增強設備的保護作用，還能提升設備的系統性，在平滑、無極變速等方面也得到了顯著改善。在應用方面，主要體現在以下方面。①與編程器的結合。在電控系統中，經過指令變換，可以充分控制繼電器，在此基礎上，可以將梯形圖以及電路圖進行靈活轉換;②在繼電器控制方面。不需較多的外部線路，不僅繼電器的應用數量顯著減少，在故障方面也得到了有效改善，還進一步解決了空間不足的問題;

（三）在皮帶機中的應用

煤礦機電設備中的皮帶機的啟動過程時間短，一旦皮帶的韌性不夠，則在系統啟動后，會發生皮帶斷裂的問題，從而影響正常的采煤工作。另外，皮帶機在啟動后產生的電流較大，時間一長對電網有著非常不利的影響，這個過程產生了嚴重的安全隱患。在皮帶機中采用變頻技術，不僅可以改善其原來的運行方式，同時產生的電流也有了大幅下降，保障了作業人員的人身安全。

這里我們使用變頻技術，可以讓傳輸皮帶機實現緩慢啟動，結合變頻技術改造后的皮帶機，在煤礦運輸空載少載時可以調整皮帶運輸頻率，減少能源消耗，也能使皮帶機的性能變得更加穩定。這樣一來，機電皮帶機對能源就能做到全面的利用，基本不會浪費電機的效率;同時高壓變頻器能夠有效達到皮帶機能量回饋功能，更加徹底地節約了資源，讓煤礦開挖為企業創造出更高的經濟效益，同時做到環保，符合我國可持續發展的戰略方針;設備的穩定運行也減少了損壞的概率，讓企業節省維修費用。

（四）變頻控制技術應用于井下水泵

在整個礦井中，井下水泵主要是起到排水的作用。在建井以及生產的過程中，由于富水區域的不同，以及季節的不同，在涌水量方面也會存在一定的差異性，可見，應該根據具體的出水情況，定期調整井下水泵的排水作業，正確認識水泵類型和涌水量之間的關系。在水泵中，經過變頻調節控制技術的運用，可以對設備進行改造與升級，依據礦井的排水量，合理調整電機的運轉功率，以及運轉速度，進而滿足礦井的實際排水需求，不僅能耗得到了有效降低，設備的工作期限也得到了有效延長。

結束語

總的來說，在當前煤礦生產的過程中，所用到的機械設備會直接對煤炭能源產生影響，尤其是傳統模式下的煤礦機械設備，會出現大量的能源耗費情況，因此，大部分煤礦產業在生產過程中開始加入機電變頻控制技術，有效的改善了傳統模式能耗較大的弊端，能夠達到節能的效果，所以該項技術在未來仍具有良好的發展前景。

參考文獻

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