煤礦機電設備中變頻節(jié)能技術(shù)的應用研究

摘要：基于資源有限性、經(jīng)濟效益最大化的角度考慮，節(jié)能已經(jīng)成為各個行業(yè)發(fā)展過程中不斷追求的目標。在煤炭機電設備發(fā)展過程中，變頻節(jié)能技術(shù)應運而生，被廣泛運用于煤礦機電設備中的各個環(huán)節(jié)，最終實現(xiàn)了節(jié)能的目的。

關(guān)鍵詞：煤礦機電設備;變頻節(jié)能技術(shù);應用

很多煤礦企業(yè)在日常的作業(yè)中，因為受到滯后技術(shù)的局限，最終導致生產(chǎn)效率欠佳，間接導致了行業(yè)競爭力的缺失。基于此，本文基于煤礦電機設備中變頻技術(shù)視角，從多個設備探究其節(jié)能應用。

一、煤礦機電變頻節(jié)能技術(shù)的意義

變頻技術(shù)還被稱為變頻節(jié)能技術(shù)，因為該技術(shù)凸顯節(jié)能特性，所以被廣泛運用于各個行業(yè)之中。將其運用于煤礦機電設備中時，機電可以結(jié)合設備所需動力，自動調(diào)節(jié)所需的運行情況，明顯降低了設備在整體運行過程中的耗能[1]。科學的耗能供給還能對設備起到保護作用。該技術(shù)的運用，對煤礦行業(yè)的快速發(fā)展具有助推意義。

二、煤礦機電設備變頻技術(shù)在多設備的節(jié)能應用

（一）泵的節(jié)能應用

常規(guī)的煤礦企業(yè)，在生產(chǎn)過程中對水泵流量的控制，需要頻繁操作網(wǎng)管閘，通過對水泵轉(zhuǎn)速的控制，確保對水流量的控制。但事實上，即使操作人員已經(jīng)對網(wǎng)管閘開合度進行調(diào)節(jié)，但是，水泵電機始終處于運行狀態(tài)，顯然這種控制方式并不節(jié)能，造成了不必要的浪費。基于節(jié)能視角，嘗試將變能技術(shù)運用于機電水泵中，將水泵流量大小與電機的運轉(zhuǎn)速度建立調(diào)控關(guān)聯(lián)，兩者之間存在正比關(guān)系，以此達到節(jié)能目的。基于煤炭行業(yè)的整體發(fā)展來講，煤礦生產(chǎn)作業(yè)過程中，離不開大功率水泵的運行，而且需要同時啟動多個水泵，如果將變頻節(jié)能技術(shù)運用水泵中，必然可以達到很好的節(jié)能效果，并通過可觀的經(jīng)濟效益凸顯出來[2]。

（二）皮帶傳輸?shù)墓?jié)能應用

在煤礦開采過程中，運行功率較大的設備之一就包括皮帶傳輸系統(tǒng)。從該設備的啟動開始，大量的能源消耗就已經(jīng)開始。在該運行系統(tǒng)作業(yè)過程中，通過電機產(chǎn)生動能，牽引皮帶完成對煤礦的運輸過程。在此作業(yè)環(huán)節(jié)中，皮帶運轉(zhuǎn)過程需要依靠極大的摩擦力，摩擦力的獲取需要電機產(chǎn)生極大的電流對其進行供給，也是消耗電能巨大的作業(yè)環(huán)節(jié)。當前煤礦企業(yè)使用的皮帶機多屬于液力機皮帶運轉(zhuǎn)，液力機的啟動需要耗費大量的電能，甚至對生產(chǎn)系統(tǒng)的整體供電產(chǎn)生影響，更會對生產(chǎn)設備自身產(chǎn)生較大損耗。所以頻繁的啟停會直接導致設備使用壽命的縮短，更增加了發(fā)生安全事故的風險。無論基于節(jié)能還是安全生產(chǎn)視角的考慮，都應將變頻技術(shù)運用于該生產(chǎn)系統(tǒng)中，以實現(xiàn)煤礦皮帶的電力啟動，為整體的系統(tǒng)運行提供穩(wěn)定環(huán)境，同時達到安全生產(chǎn)、節(jié)能生產(chǎn)的過程。

例如，在某煤礦，最初設備為電機帶動運輸皮帶（2×315KW）。后設備升級為變頻皮帶運輸系統(tǒng)，在可控范圍內(nèi)，煤礦的皮帶運輸系統(tǒng)可在任意頻率段工作（0-50HZ），與原來的設備運行相較，變頻技術(shù)明顯實現(xiàn)了節(jié)能的目的。基于皮帶電機額定功率2×315KW條件下，皮帶電機的工作效率可以達到96%，變頻器工作效率可以達到96.5%。基于此數(shù)據(jù)下，按照煤礦皮帶運輸系統(tǒng)年工作量為200d，按照日工作量為24h，進行核算就可以輕松計算出該系統(tǒng)的實際電能消耗情況。以運行頻率為20HZ為例，耗電能1292238.65KW·h，節(jié)電量就能達到1195320.76 KW·h。

（三）礦用挖掘機的節(jié)能應用

當前，我國煤礦挖掘開采已經(jīng)普遍實現(xiàn)了節(jié)能技術(shù)——變頻技術(shù)，在礦用挖掘機運行過程中，通過變頻調(diào)速系統(tǒng)，可有效提升其運行的整體效率，促進挖掘開采過程中能源損耗降低，同時在變頻調(diào)速系統(tǒng)作用下，還能夠形成對供電電網(wǎng)的有效保護，提升其能源供應的有效性。

例如：露天采礦中較為常見的WK系列大型礦用挖掘機。其變頻調(diào)速系統(tǒng)采用三級控制：上位綜合監(jiān)控系統(tǒng)+PLC+基礎(chǔ)變頻傳動，三級之間的數(shù)據(jù)交換應用總線通訊來實現(xiàn)，能夠及時根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)做出協(xié)調(diào)性動作，從而達到變頻調(diào)節(jié)的節(jié)能效果。同時，在WK系列大型礦用挖掘機應用的過程中，采用的“AFE變頻傳動”控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了設備在整體運行中的節(jié)能控制。換言之，礦用挖掘機結(jié)合具體挖掘作業(yè)的需求，供給合理動能，避免不必要動能供給的浪費。避免了挖掘作業(yè)中的不當操作而導致對機械設備內(nèi)部部件的損壞，某種程度上延長了礦用挖掘設備的使用壽命。同時在此過程中能夠有效降低大型礦用挖掘機引起的電網(wǎng)電壓波動形成對電網(wǎng)系統(tǒng)的有效保護。

此外，變頻節(jié)能技術(shù)還體現(xiàn)在大型礦用挖掘機的提升機構(gòu)上面，通常在提升機構(gòu)上配置有2臺變頻電動機，將之采用硬軸進行連。在驅(qū)動上采用2臺逆變壓器，為保證在運行中達到較好的節(jié)能效果，在2臺逆變壓器間應用轉(zhuǎn)矩主從控制技術(shù)。該技術(shù)指的是：當其中1臺逆變壓器定位主裝置時，對之應用速度閉環(huán)進行控制;而另1臺則作為從裝置，對之應用轉(zhuǎn)矩進行控制。通過這種控制模式，不僅能夠保證2臺變頻電動機的速度得到較好的控制，而且能夠保證其出力方面的均衡性，使2臺變頻電動機表現(xiàn)出較高的配合度。

由此可見，變頻節(jié)能技術(shù)在礦用挖掘機中得到較為廣泛的應用，對提升礦用挖掘機的整體性能有較大的幫助。同時，在應用過程中，也能夠有效降低其對能源的損耗。

三、結(jié)語

變頻技術(shù)具有明顯的節(jié)能作用，本文基于煤礦電機設備視角，論述煤礦開采作業(yè)中不同設備電機變頻技術(shù)的節(jié)能應用，寄希于通過大力推廣變頻節(jié)能技能在煤礦領(lǐng)域的運用，最終提升整體煤礦行業(yè)的生產(chǎn)效率。

參考文獻：

[1]張永剛.煤礦機電設備中變頻節(jié)能技術(shù)的應用分析[J].設備管理與維修，2020（10）：146-148.

[2]崔瑾.變頻控制技術(shù)在煤礦機電設備中的應用[J].陜西煤炭，2020，39（03）：187-189.

[3]王建功.煤礦機電設備變頻節(jié)能技術(shù)應用研究[J].江西化工，2020（02）：356-357.

[4]段麗芬.變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機電設備中的應用分析[J].中國設備工程，2020（06）：243-244.

[5]趙芳.煤礦機電設備中變頻技術(shù)的應用研究[J].科技資訊，2020，18（06）：64+66.

作者簡介：劉陽（1984，1-）女，民族：滿族，籍貫：遼寧撫順市，學歷：大學本科，專業(yè)：電氣工程及其自動化，職稱：工程師，研究方向：露天煤礦機電設備自動化。