解析變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用

李礦山

摘要：節能增效是煤礦生產作業的重要要求，而變頻節能控制技術的應用能夠顯著提高煤礦機電的運行效率，進而達到節能增效的目的。本文在闡釋變頻節能技術的基礎上，分析了其在煤礦機電設備中的應用情況，以期為提高煤礦機電設備運行效率和節約能源提供參考。

關鍵詞：變頻節能技術;煤礦;機電設備

煤礦資源是我國經濟社會發展的重要能源，隨著國有企業改革的深入推進，煤礦企業發展面臨前所未有的困境，提質增效成為其擺脫困境的重要途徑，但若實現提質增效，就必須利用先進的技術去提高其機電設備運行的效率，以降低能源消耗，進而達到提質增效的目的，這也是實現煤礦企業可持續發展的重要思路。對于煤礦機電設備來說，其運行效率的提高及能耗的降低，必須改進優化機電技術，應用技術手段提高其運行效率和節能效果。本文在闡釋變頻控制技術的基礎上，分析了其在煤礦機電設備中的應用情況，以期為煤礦產業的健康發展提供參考。

1 變頻節能控制技術

煤礦機電設備運行的效率直接關系到其能源消耗，提升煤礦機電設備運行效率能夠顯著降低其電能消耗，從而實現節能增效的目標。而變頻技能控制技術作為智能化的頻率控制技術，能夠有效地提高機電設備的運行效率。這主要是因為，變頻節能控制技術中，交流電首先流經半導體，而后再變為其他頻率，經有關設備將此交流電轉變為直流電，由逆變器控制和調節電壓及電流[1]。從而實現煤礦機電設備運行中的無極調速，利用此調速方法可以有效地提高機電設備的運行效率，同時也降低其生產能耗，進而節約能源。

當然，在應用變頻節能控制技術的過程中，可以依據煤礦機電設備的工作量更改和調整其工作速度，若其負荷過大，此變頻節能控制系統會自動增加速度，若工作負荷降低，則其機電設備的工作速度也降低，通過這種方式可以實現電流頻率有效地控制電機的轉速，進而對機電設備的運行進行更好的控制，在提高煤礦作業效率的同時，也為煤礦作業的安全性和穩定性提供重要保障。

在煤礦機電設備中應用變頻節能控制技術能夠有效地增強機電身邊的性能，確保其運行效率的提供，從而降低開采作業中的能耗，在一定程度上推動了煤礦企業發展的提質增效，成為煤礦企業生產作業中的重要技術之一。隨著現代信息科學技術的發展，變頻控制技術的應用領域不斷擴大，編程領域、數字化及通訊領域等都被應用在煤礦作業生產中，為煤礦機電設備中應用變頻控制技術提供了重要的技術支撐。

2.變頻節能控制技術在煤礦機電設備中的應用分析

2.1 煤礦提升機設備中變頻控制技術的應用

煤礦作業開采中，提升機發揮著重要作用，不但負責運輸開采材料和作業人員，還負責運輸煤炭，在整個作業系統中，提升機處于頻繁啟、停及調速的狀態中。在傳統的技術環境中，提升機作業過程中需要不斷地切換檔位來調速，此檔位連接著提升機轉子上串的電阻，作業過程中則是利用對電路中電阻的調節來實現調速[2]。雖然該操作方式相對簡單，但在實際操作過程中會浪費諸多電能，在使用過程中電阻也會長期發熱，進而出現磨損或損壞的狀況，此調速方式不夠經濟節能。同時，這樣的調速方式也無法對提升機進行無極調速，從而在啟停提升機設備的過程中導致提升機發生較大晃動，給其運行的安全性帶來嚴重影響。

鑒于此，人們對提升機設備進行了優化改進，應用了變頻控制技術，技術改造后，能夠實現提升機的無極調速，不但能夠增強提升機啟停、調速過程中的穩定性，也能減少其運行中的電能消耗，使提升機運行更加穩定和安全可靠。當然，最為重要的是應用變頻控制技術能夠實現“無開關”的自動化調速，這樣就最大程度地避免了提升機設備損壞所致的安全事故。

2.2 應用在電控絞車及通風系統中

煤礦作業環節中，斜井絞車的控制系統通常是利用交流繞線電機串電阻的調速系統來實現，通過接觸器控制其電阻投切，該系統若應用在高強度工作環境中，如頻繁使用等，則會造成交流接觸器的觸頭產生氧化，從而影響機電設備的使用壽命。此外，傳統控制技術的控制層面非常低，控制的綜合性能及精準性都較差。在應用過程中，時常會發生各種問題，如停車位置不夠準確等。將變頻控制技術應用在電控絞車上，能夠更好地解決傳統控制系統中的不足。當然，也能夠將將絞車電壓波動控制在較小范圍內，并能準確控制頻率波動范圍，高度調控機電設備的輸出功率及頻率。由此可見，斜井絞車控制胸湯中采用變頻節能控制技術，可以有效地提升斜井絞車的過載能力，進而滿足煤礦作業運行的要求及需求。

此外，通風系統是煤礦安全作業的重要保障，良好的通風系統能夠為井下作業創作安全的作業環境。煤礦作業過程中，通風系統的機械設備通常存在耗能高，通風能力差等問題，也不能為井下作業營造良好的安全作業環境[3]。在機械通風過程中，機電設備應用變頻控制技術，能夠按照礦井深度調整通風的大小，這不但可以減少能源消耗，還能為井下作業提供安全的工作環境。

眾所周知，煤礦井下作業過程中，井深越大，送風壓力就越大，通風設備的運行功率也就需要增加，若此過程中應用變頻調控技術，則能夠更好地提高通風機運行的效率。應用變頻控制技術的過程中，要依據煤礦機電設備實際應用情況、礦井深度、巷道變化等實際狀況及時調節通風機風速，進而能夠合理科學地利用煤礦資源。此外，將變頻控制技術應用到通風機械中，可以對通風機運行功率、功能等進行有效保護，增強通風機使用壽命，從而降低其檢修及維護成本，最終實現通風機工作效率的提高和耗能的降低，為煤礦作業提供更多便利。

2.3 采煤及皮帶運輸環節的應用

在煤礦開采作業環節中，應用變頻節能控制技術能夠及時發現采煤機的運行狀態，自動診斷其運行的安全性和穩定性，并根據采煤機運行狀態智能化地采取一定的保護措施。同時，還能借助牽引變壓器將原有電流模式依據需要轉變為可變頻運行模式。隨著變頻技能控制技術的不斷進步，變頻節能控制技術的應用更加廣泛，其同煤礦設備的契合度也日益增強，有效提高了交流電機的性能及安全性。

此外，井下煤炭的運輸任務主要是通過皮帶運輸機來完成，實際運輸中，煤炭會受到多個方向的力的作用，如垂直于皮帶的彈力、與皮帶間的摩擦力等，在這些力的共同作用下，煤炭能夠被運輸到既定方向。傳統的皮帶運輸機需要通過液力耦合器來實現啟動，但這種啟動方式會對皮帶產生一定的損壞，加速皮帶老化，甚至造成皮帶斷裂，進而給煤炭生產帶來嚴重威脅。然而，在皮帶運輸系統中若應用變頻節能調控技術，則能夠有效地降低機電設備的沖擊作用，緩解機械設備在運行中出現發熱現象。在啟動電機的過程中，還能夠進一步增強電流穩定性。運輸公路也更加平均穩定。也就是說，在皮帶運輸機系統中應用變頻節能控制技術能夠增強運輸機的性能和提高其運行效率。

3 變頻控制技術的應用展望

變頻控制技術的高速發展能夠推動壓頻比節能控制技術的發展。煤礦機電設備中應用的變頻節能控制技術，主要應用的事情矢量變頻控制和轉矩變頻控制技術，當前，這兩項技術在煤礦作業生產中的應用頻率非常高，在一定程度上提高了煤礦機電設備的運行效率，有效降低了能耗。但仍需對變頻節能控制技術進行深入的研究及探討，如探討其人工神經元網絡的應用、模糊自動化控制技術等，以提高變頻控制的智能化和自動化程度。在應用變頻節能控制技術的過程中，煤礦機電設備得到創新發展，這也在一定程度上促進兩邊跑調速的集成化發展水平，有效地完善了變頻節能控制技術，實現了機電設備調速功能的控制，并有效地應用了變頻控制技術中的通訊功能，促進了變頻技能控制技術功能的發揮。

然而，雖然變頻節能控制技術智能化水平的不斷提高，且在煤礦機電設備中得到應用，但我國變頻控制技術的研究及應用仍比較晚，逆變器控制技術的發展相對緩慢，在應用變頻控制技術的同時會存在這樣那樣的問題，進而影響變頻控制技術的應用效果。首先，在具體應用逆變器控制技術的過程中，尚未構建完善規范的體系，因無規范的操作管理機制，在操作過程中存在責任不明確，或責任劃分分歧嚴重，最終影響變頻控制技術的應用效果。

其次，在應用變頻節能控制技術的過程中，相關管理效果較差，缺乏必要的技術應用監督管理及相應的管理機制，從而造成無人值守機電設備的數量明顯不足，對于錯位問題也沒有相應的工作人員進行檢查和監督管理，這給煤礦機電設備的運行帶來嚴重影響。

最后，在煤礦機電設備運行過程中應用的變頻控制技術，其自動化程度仍然不高，且管理混亂，甚至在應用中存在一定的遺漏，進而要靠手動完成，給煤礦機電設備穩定運行帶來嚴重影響，降低了其運行效率。

由此可見，變頻節能控制技術的應用前景非常廣闊，但仍需從煤礦機電作業實際出發，制定完善的應用制度和監督管理制度，不斷創新和提高變頻控制技術，提高其應用效果，促進其功能發揮，并實現其最大化。同時，要從技術創新、規范管理、監管有效、責任明確、制度完善等方面強化變頻節能控制技術的應用管理，為變頻節能控制技術的應用營造良好的制度環境、運行環境和技術環境，從管理和技術創新等方面推動變頻控制技術作用的發揮，推動變頻控制技術的不斷發展，以更好地應用在煤礦機電設備中，提升煤礦機電設備運行的效率及智能化水平。

總之，在煤礦作業系統中應用變頻節能控制技術能夠有效地提高其機電設備的運行效率和穩定性，有效地降低其機械耗能，從而達到節能減耗增效的效果。如在風泵、給水系統，以及機電設備運行維護、檢修等方面都發揮著重要作用，不但能夠有效地降低機電設備的磨損或損壞，提高其使用壽命，還能增強其性能及運行效率，極大地提高了煤礦作業的效率，降低了其作業能耗及成本。為此，要不斷地探討變頻節能控制技術的應用問題，不斷推進技術的進步及發展，提升其在煤礦作業中的智能化程度，以更好地推動煤礦作業環節的節能及減耗增效，從而推動煤礦行業的持續發展。

參考文獻：

[1]王正.機電設備變頻控制技術研究[J].內燃機與配件，2020（01）：205-206.

[2]徐亮.礦山機電設備變頻控制技術的運用[J].山西冶金，2020，43（03）：188-189.

[3]劉廣權.礦山機電設備變頻控制技術原理及應用研究[J].當代化工研究，2020（01）：121-122.

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