變頻技術在煤礦節(jié)能中的應用探討

譚曉峰

（山西保利合盛煤業(yè)有限公司，山西 晉中 031300）

1 變頻技術在煤礦節(jié)能中的應用簡析

變頻技術在煤礦節(jié)能技術中的使用主要從風量的控制、自耦降壓啟動柜以及電動機的功率控制三個方面出發(fā)，這是因為在煤礦行業(yè)中，這三個方面的技術直接影響著煤礦開采的產能和效果。

1.1 控制風量的應用

煤礦在開采的過程中會逐漸增加開采深度，這就導致了巷道會不斷加長。但是，在開采的過程中，雖然巷道不斷增加，但是，風量卻不會隨著這種深度的增加而增加，但是，巷道越深對風壓的要求也就越大。因此，在巷道中必須進行風量的增加，通常采用的風機引風。但是，傳統(tǒng)的煤礦開采中使用的風量無法達到既定標準，這是因為風機額的功率遠遠低于額定流量。因此，在煤礦開采的過程中會進行風門的安裝，來進行限流，以便于增加阻力。當然，有的也會對風量控制的方式進行一定的限制，例如，對礦井中的風量進行一定的控制。傳統(tǒng)的定頻電動機無法控制風量，但是，如使用變頻技術，可以很好地對風量進行調節(jié)控制，如果風量過大，則可以調小風機的功率，如果風量過小，則可以調大風機的功率，以便于巷道中風量滿足礦井安全生產的需要。

1.2 風機控制設備的應用

自耦降壓啟動柜在風機中啟動時起到的是控制作用，但是，在傳統(tǒng)的風機結構中，這種啟動方式對的供電網（造成）絡波動非常大，因此，會浪費許多的電能，加上設備的調節(jié)精度不良，在使用過程中不夠智能。在變頻技術出現(xiàn)之后，風機控制設備也可以應用該技術。使用變頻器進行正弦波啟動電動機，然后，對其進行加減速的控制。變頻器調速控制風機的轉速和風量，主要原理是對脈沖列的脈沖寬度形成調節(jié)作用，這樣可以對其輸出量和波形進行相應的改變，甚至調節(jié)電壓的輸出值，這樣電動機的控制作用就會增強。與傳統(tǒng)的自耦降壓啟動相比，變頻調速的控制精確度也更高，也更加智能。

1.3 電動機功率控制

在煤礦開采的過程中，電動機的使用頻率非常高，尤其在控制風量的過程中，傳統(tǒng)的電動機功率不會隨著風量的變化而變化。例如，風量需求已經下降了，但是，電動機的功率仍然維持原狀，這就很容易造成能源的浪費。采用了變頻技術后，根據現(xiàn)場需要的風量減小或用變頻器調整輸出，電動機的功率也會相應變化。風機轉速也會變化，達到調整風量的效果。例如，風量下降30%，電動機的轉速也會相應下降30%。一旦風量下降過多，那么，電動機的軸功率也會獲得大幅度地下降。這就讓電動機在運轉的過程中能夠比較好地節(jié)約能源，控制能源的消耗，達到節(jié)能的目的。

2 空壓機的變頻調速技術應用

對于煤礦生產設備而言，空壓機設備的功率運行時變化比較大，如果不是用變頻調速技術，就很容易形成大馬拉小車的情況，因此，會造成能源的浪費。空載星——三角啟動方式可以應用于空壓機，這是因為這種設備的加載和卸載完成比較快速，但是，在啟動的瞬間就會導致空壓機的電流比較大。因此，如果不進行一定的處理，對電網造成的波動大，設備沖擊較大。因此，壓縮機的氣源也會開始波動，如果沒有進行一定的調整，就會導致設備的磨損嚴重，長此以往，就會影響設備的使用壽命。

2.1 變頻技術的調速功能

傳統(tǒng)空氣壓縮機的電動機不能進行調速，但是，應用變頻技術之后，空氣壓縮機的電動機可以進行轉速的調控，這樣電壓和電流的大小都可以進行相應的調整。使用變頻技術后，電流電壓的有效調整可以減少設備在啟動和關閉時設備的沖擊，對設備起到保護作用，延長設備的使用壽命。

2.2 變頻技術在電動機啟停過程中的應用

電動機在啟動和停止的過程中會產生能源的浪費，但是，在實際生產的過程中，電動機的啟動和停止是非常正常的現(xiàn)象，在空壓機使用的過程中，進行變頻技術的應用，這樣就能促進電動機的軟啟動和停止軟運行，這樣整個設備在啟動和停止的過程中，不僅能減少設備受到的沖擊，還能減少對能源的浪費，同時，還能促進設備處于良好的運行狀態(tài)。在電動機使用的過程中，氣量的大小能夠決定電動機的轉速，因為變頻技術的使用，空壓機運轉狀態(tài)一旦發(fā)生變化，系統(tǒng)氣壓也會出現(xiàn)變化，因此，可以對電機空載問題進行良好的避免，實現(xiàn)節(jié)能的目標。

3 變頻技術的優(yōu)點

在煤礦節(jié)能的過程中，變頻技術的優(yōu)點不僅體現(xiàn)在能源的節(jié)約上，更重要的是變頻技術的使用能夠極大地促進對設備的保護，有效增加設備的使用壽命，比較傳統(tǒng)的定頻調速技術而言，變頻技術的優(yōu)點也是非常明顯的。

3.1 適應性較強

變頻調速技術的適用范圍非常廣，這是因為在不同的電網下仍然可以進行工作，這是與定頻技術最大的區(qū)別。因為變頻調速技術能夠促進設備的軟啟動，因此，在設備啟動的過程中，不會像原來定頻啟動技術那樣靠消耗能量來降低啟動電流，設備受到電流的沖擊和影響較大。除了對設備造成的影響外，變頻技術的使用也能減少對電網的電涌沖擊。在這種情況下，電動機的轉矩不斷加大，其運轉狀態(tài)也就擺脫了以前不穩(wěn)定的狀態(tài)，延長了設備的壽命。

3.2 保護功能完善

變頻技術與定頻技術一樣，也需要多種保護功能才能實現(xiàn)變頻技術的推廣。例如，在煤礦行業(yè)中，過載保護主要是為了防止主電源線過載的情況，如果沒有過載保護，那么，主電源線就有可能會產生熱損壞。除此之外，熱壓失速保護和自動轉矩補償保護這些功能都讓變頻調速技術顯得更加完善，這些保護功能讓生產更加安全，為變頻調速技術的推廣提供了條件，也擴大了這項技術的使用范圍，因此，變頻調速技術的發(fā)展正是因為有這些保護功能的完善而顯出更多的優(yōu)勢。

3.3 調速范圍更大

變頻調速技術在調速范圍上比較大，但是，其調速精度卻沒有受到影響，因此，采用變頻技術后的煤礦設備能夠順利完成無極調速。這對于煤礦行業(yè)的設備而言，調節(jié)的效率會大大提升。

尤其是我國近年來科技發(fā)展比較快，信息可視化技術相對發(fā)展也較好，在與信息可視化技術相配合的前提下，遠程控制是變頻調速設備的另一個優(yōu)勢，不僅能夠實現(xiàn)遠程控制，增強設備使用的安全度，還能減少人力成本，許多功能都可以通過計算機來完成，因此，能大大降低生產成本。這意味著在未來的煤礦開采過程中，智能化將會成為趨勢，礦山開采模式也會隨著這種變頻調速技術而不斷發(fā)生改變，促進煤礦節(jié)能技術的發(fā)展，讓煤礦開采更加智能，隨著技術的不斷更新，這種智能型也會不斷提高。

4 變頻技術在煤礦行業(yè)的節(jié)能效果分析

我國對煤炭的需求是非常旺盛的，因為社會建設需要煤礦提供電能等能源。發(fā)展煤礦行業(yè)也一定會促進我國經濟生產總值不斷提升。但是，在煤礦行業(yè)發(fā)展的過程中，能源的消耗量也是巨大的，除此之外，排放的污染物也非常多，這導致環(huán)境污染嚴重，空氣質量也大大下降，與我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略定位相背離。

變頻技術在煤礦行業(yè)的使用，不僅能夠為煤礦的開采節(jié)省更多的工業(yè)用電，還能對高耗電的煤礦企業(yè)，進行一定的調整，尤其變頻調速設備，在工業(yè)生產的過程中，達到節(jié)省電量的作用，能夠減少企業(yè)的生產能耗，減少發(fā)電污染，還能降低企業(yè)的生產成本。除了前文中所說的，轉速的調節(jié)能夠提升機器運轉效率，增加機器運轉壽命，更重要的是，變頻調節(jié)技術的應用，讓許多設備的運轉噪聲得以減少，讓企業(yè)的工作環(huán)境質量不斷提升。在設備的啟動過程中，傳統(tǒng)的啟動方式，并不能實現(xiàn)軟啟動，這會讓設備受到沖擊，但是，變頻技術的應用能夠讓煤礦企業(yè)中的設備實現(xiàn)軟啟動。可以保證設備生產產品的合格率，還能促進企業(yè)的量化生產和自動化水平。

從這一角度來看，煤礦行業(yè)如果想實現(xiàn)長遠發(fā)展，需要不斷提升及行業(yè)競爭力，提高其可持續(xù)發(fā)展水平，在保證企業(yè)經濟效益的同時，又保證環(huán)境效益，因此，在煤礦生產中推廣變頻技術的引用意義特別重大。

5 結語

變頻調速技術在煤礦行業(yè)中的風機和空壓機上的應用，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，也能促進我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。進入21世紀后，全世界都面臨能源短缺的問題，如何在節(jié)省能源的前提下，還能良好地發(fā)展經濟，這是所有國家思考的核心。因此，大力發(fā)展變頻調速技術，能夠促進我國煤礦開采事業(yè)的智能化發(fā)展，降低煤礦開采過程中產生的環(huán)境污染，從而為經濟發(fā)展提供更多的環(huán)境效益。