金屬非金屬礦山機電設計工作中節能技術運用

劉學平 王吉平

【摘? 要】金屬以及非金屬都是非常重要的資源，由于社會科技水平的不斷提升，在礦山開采中，機電設備的應用越來越廣泛，提高了礦山開采的機械化水平。但是機電設備在運行過程中出現較大的損耗，會產生資源浪費，對我國節能環保理念的實施產生不利的影響。為此，在金屬以及非金屬礦山機電的設計中，要注重節能技術的有效應用，使機電設備實現節能減排，這樣礦山開采才能得到長久發展。

【關鍵詞】礦山機電設計;節能技術;金屬;非金屬

引言

在如今的社會環境下，社會對節能環保問題的關注度普遍提高，各個領域中都在積極探索有效的節能技術，以期能夠實現行業的可持續發展。金屬以及非金屬作為我國的重要資源，礦山開采工作中機電設備的應用受到重視，而機電設備在運行中的能耗較大，為了能夠更好的落實節能環保理念，礦山機電設計工作中要注重節能技術的有效應用，降低設備運行的能耗，使礦山開采實現可持續發展。

1.機電設計中節能技術及原理介紹

1.1變頻節能技術

這種節能技術主要是利用半導體器件對交流電源的頻率進行調控，以使原固定頻率轉換為實際需要的頻率，這樣就能夠使設備運行的能耗得到降低。這一技術的核心元件是變頻器，結構組成包括逆變器、控制部分、整流晶閘管以及直流部分。設備線路中在增加了變頻器后，對于其中的發動機等裝置的工作效率可以進行控制，進而使設備運行的速度得以控制。礦山開采的機電設備類型不同，其工作過程也存在差異，其中電動機的負載變化較大，將變頻器應用到其中，電動機的工作頻率會得到調整，使設備的性能得到優化，降低設備運行的能耗。

1.2基本原理

變頻器在工作過程中，交流工頻電源會先經過整流器，這個過程電壓和頻率不會調節到直流電，在工作指令的控制下，控制電路會對電源的頻率和幅值進行控制，逆變器進行直流電轉化，達到電動機要求的能夠調節電壓和頻率的交流電，進而實現負載狀態下工作。通常在變頻器中還有部分輔助結構，以使電流的輸出更加安全穩定。通過實踐表明，設備在變頻狀況下運行會使工作效率得到很好的提高。

2.金屬非金屬礦山機電設計中節能技術應用

2.1流體負荷設備和電控絞車控制系統設計

流體荷載裝置設計中應用變頻節能技術主要體現在對泵和風機的變頻調速。變頻調速技術作用于風機中，需要結合礦山的具體環境設計出合理化的變頻調速設備。風機系統在經過設計改造后，轉速得到了一定的優化，實際的電機輸出功率在前導裝置是呈現半封閉狀態的，風量和風壓都會得到一定程度的提高，與礦井的具體情況相符合，這樣設備在運行時就會節約較大的能耗。設計的這種變頻裝置調速主要在液壓泵和采區供水中得到良好的應用，機械設備自身的干預性能夠降低，控制系統會更加靈活，設備在礦山中應用的質量更高。變頻調速技術的應用，使得設備在運行時的穩定性更高，工作環境的變化不會對設備的穩定運行產生影響，設備能夠自動控制進行相應的調速。通過這種設計方式，礦井液位高度會發生變化，泵裝置內部由于空余而產生的能耗會下降，機電設備在運行過程中不會發生過多的磨損，礦山開采工作會保持較好的穩定性。

另外，電控絞車的控制系統設計中，利用變頻節能技術會使其工作環境得到相應的調整。效果最突出的就是系統內電壓波動會持續在上下10%左右，頻率的波動控制在2.5%內，節能技術的指導下，系統的運行時間得到延長，設備操作也更加靈活。電控絞車控制系統設計中應用節能技術，額定負載值會調控在120%以內，設備運行的效率和質量都可以得到良好的提升，系統中的零部件欠壓以及過熱的情況都會得到調控。

2.2帶式運輸機設計

金屬以及非金屬礦山機電設備中的帶式運輸機設計中應用節能技術也是非常關鍵的。其中的自動調控系統是應用節能技術的重要點，控制系統的組成主要包含主機、輔機、高壓電開關、保護器以及總線。系統的總線主要是發揮連接主機和輔機的作用，其中的輔機打開以及關閉操作都是在總線通訊的調控下進行，帶式運輸機在運行時，主機對其載荷電流進行收集，根據節能狀態下的開閉值設定，就能夠更有針對性的分析。系統運行時，如果輔機在啟動時一分鐘時間內電流都比荷載電流低，就會通過指令控制輔機，啟動輔機后，如果關閉電流在一分鐘時間內電流比荷載電流大，就會向輔機發送停止的指令。輔機啟動電流的設計需要依照主機額定電流和啟動系數來確定，通過合理的設置電機數量，就可以有效的降低能耗。同時，系統還能夠對不同運行狀態下的設備能耗進行對比，這樣輔機停機和啟動系數可以針對性的調整，進一步使能耗降低。

2.3提升設備設計

礦山開采中的提升機設備最初的設計主要是在電動機轉子電路中接入金屬電阻，利用控制器的切除進行調速。但是這種設計使電阻的能耗較多，設備的散熱情況不好，而且電阻可以調速的范圍不大，精準性也存在一定的誤差。設備運行中動力制動對直流電源或者是低頻電源能量的消耗不足，使設備的耗損較大，增加了設備使用的安全風險。而在設備的驅動系統設計中加入變頻控制節能技術，可以使設備系統得到優化，在變速運行的過程中，設備能夠保持穩定狀態。提升機設備中應用變頻節能技術主要體現在：首先是依照電控系統中繼電器和變頻控制器之間的邏輯關系，對電路圖轉化進行有效的控制，提升設備運行的便捷性。另外是將變頻控制技術應用到提升機設計中，外部線路控制繼電器的數量可以減少，這樣空間可得到節約，安全性提高，設備運行維護的頻率可以降低。再者是編程器和顯示屏能夠對變頻控制系統進行檢驗，設備故障能夠被準確的檢測出來。還有是回饋制動方面，提升機設備如果是負力狀態下，電動機中會形成再生能量，通過反饋實現節能的目的，同時制動力矩增加，設備運行的安全性得到提高。

2.4通風系統設計

礦山機電原有的工作系統中，存在較大的電阻消耗問題，而且在設備的散熱性方面表現較差，電阻調速控制范圍有限，因而設備運行的精準性就會收到影響。在降速的過程中，如果存在低頻電源和動力直流電源時，經過長時間的運行，設備會存在較大的安全隱患，設備的損耗增加，電能消耗過量。而在風機系統設計中應用變頻節能控制技術，系統運行的頻率可以得到調節，通過轉換工作時的功率，降低能耗。風機系統中加入變頻節能控制技術，設備運行的安全性得到提高，電網功率的消耗會得到節約。通風裝置設計結合節能技術，可以使其依照礦井巷道內的風量需求對速度進行調控，這樣就可以避免大功率消耗。裝置設計優化后，變頻的軟啟動也會有更好的效果，這樣就可以規避啟動電流產生的不利影響，確保設備高效運行。

3.結束語

總而言之，在如今的社會環境下，金屬和非金屬礦山開采中，機電設備的應用已經非常普遍，由于機械設備的加入，礦山開采的效率得到了較好的提高。但是設備運行過程中，由于工況的不同引起設備運行頻率的頻繁轉變，這就使能耗增加。而針對設備運行能耗較高的情況，將節能技術應用到機電設計中，可以有效的降低能耗，實現節能減排。

參考文獻

[1]華金龍， 劉赟. 金屬非金屬礦山機電設計工作中節能技術運用探討[J]. 設備監理， 2019， 000（012）：34-35.

[2]趙朗岐. 礦山機械設計中現代設計方法的應用分析[J]. 科學與財富， 2020， 000（008）：358-358.

[3]朱濤. 基于PLC技術的礦山機電控制系統設計[J]. 冶金叢刊， 2019， 004（023）：200-201.

[4]王賓. 論現代設計方法在礦山機械設計中的應用[J]. 中國金屬通報， 2018， 000（009）：67-68.