變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

＊張 杰

（山西焦煤集團(tuán)介休正益煤業(yè)有限公司 山西 032000）

目前，國(guó)家倡導(dǎo)美麗中國(guó)建設(shè)目標(biāo)，重視清理污染源，保護(hù)環(huán)境。煤炭行業(yè)的發(fā)展需要尋求節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)方式，變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用能夠提升煤炭行業(yè)的環(huán)保效能，促進(jìn)煤炭行業(yè)的發(fā)展。

1.變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用的要點(diǎn)

(1)變頻節(jié)能技術(shù)的簡(jiǎn)述

變頻節(jié)能技術(shù)，是通過(guò)改變電流的頻率，使其與工作機(jī)器所需的電流頻率一致，減少原有保持一成不變的電流頻率所造成的能源浪費(fèi)。變頻節(jié)能應(yīng)用于煤礦機(jī)電設(shè)備，是通過(guò)改變煤電生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)的機(jī)電設(shè)備所需的電流頻率，達(dá)到節(jié)能的效果。在煤炭生產(chǎn)過(guò)程中，受到機(jī)器自身以及電流設(shè)備影響，機(jī)器所需的電流頻率并不是一成不變的，或者需要變化時(shí)，如果不能與變化相切合，都會(huì)導(dǎo)致電能源的浪費(fèi)，變頻節(jié)能技術(shù)就改變了這一狀況，實(shí)現(xiàn)電能供給與消耗的平衡。

(2)變頻節(jié)能技術(shù)的工作原理

變頻節(jié)能技術(shù)的工作原理，主要通過(guò)機(jī)械裝置得以實(shí)現(xiàn)，包括變頻器、逆變器等相繼發(fā)揮作用。正常電流，通過(guò)線路輸入變頻器，將電流頻率以及電壓進(jìn)行變化，將交流電轉(zhuǎn)化定頻、定壓的直流電，在這一過(guò)程中，伴隨著控電線路的控制，不會(huì)出現(xiàn)隨意變動(dòng)。進(jìn)而，還需要直流電經(jīng)過(guò)逆變器的作用，將直流電在變化為交流電，供給煤礦機(jī)電設(shè)備的使用。經(jīng)過(guò)這一設(shè)備的轉(zhuǎn)換，滿足煤礦機(jī)電設(shè)備的電能源需求，不同環(huán)節(jié)不同頻率的需求均能經(jīng)過(guò)這一設(shè)備得到滿足，并且還伴有其他消音設(shè)備、清潔設(shè)備的共同發(fā)揮作用。

(3)變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用狀況概述

變頻節(jié)能技術(shù)在我國(guó)煤炭行業(yè)已經(jīng)得到初步的應(yīng)用，雖然相較于世界其他國(guó)家的應(yīng)用較晚，但是已取得一定的成果，并且國(guó)家投入大量人力、資金用于研發(fā)更高水平的變頻節(jié)能技術(shù)，加大普及應(yīng)用。變頻節(jié)能技術(shù)在煤炭行的應(yīng)用，幫助煤炭行業(yè)提高生產(chǎn)效率，減少能源消耗，增強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定性，維護(hù)員工的生命健康。

(4)變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用的必要性

首先，國(guó)家倡導(dǎo)節(jié)能綠色環(huán)保經(jīng)濟(jì)建設(shè)，變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用有助于煤礦行業(yè)的綠色發(fā)展，符合國(guó)家經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的新常態(tài)趨勢(shì)；其次，增強(qiáng)機(jī)器性能，保持機(jī)電設(shè)備的穩(wěn)定性。變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用有助于減少機(jī)電設(shè)備磨損，增強(qiáng)機(jī)電設(shè)備的使用壽命，使機(jī)電設(shè)備的性能實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的發(fā)揮。

2.變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用的效能

變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用，會(huì)為煤炭行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)保相統(tǒng)一。

(1)提高經(jīng)濟(jì)效益

首先，變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于煤炭機(jī)電設(shè)備，可以通過(guò)改變電頻適應(yīng)煤炭機(jī)電設(shè)備的工作，減少機(jī)器的磨損，增強(qiáng)機(jī)器的靈活性與實(shí)用性。煤礦機(jī)電設(shè)備是一些巨大的機(jī)器，工作原理復(fù)雜并且機(jī)器結(jié)構(gòu)繁雜，長(zhǎng)時(shí)間在不適宜的電流頻度及電壓下工作容易增加機(jī)器負(fù)擔(dān)，影響機(jī)器壽命，造成機(jī)器的折損，增加生產(chǎn)成本。其次，變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用能夠避免新機(jī)械的購(gòu)置，減少生產(chǎn)成本的投入。煤礦機(jī)電設(shè)備屬于大型機(jī)械，一旦購(gòu)置需要使用一定時(shí)間才能進(jìn)行更新，但是隨著煤電技術(shù)發(fā)展，會(huì)出現(xiàn)設(shè)備與技術(shù)不匹配現(xiàn)象，需要對(duì)設(shè)備機(jī)械進(jìn)行更新，變頻節(jié)能技術(shù)可以避免頻繁的更新機(jī)械，通過(guò)安裝變頻器就可以節(jié)省新機(jī)械的購(gòu)置費(fèi)用，減少成本。再次，煤礦機(jī)電工作人員在實(shí)際操作過(guò)程中，易操作，工序簡(jiǎn)單，需要人力較少，可以減少員工的支出成本。

(2)提高環(huán)保效能

變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用可以提升煤礦機(jī)電設(shè)備的電能應(yīng)用效率，具備節(jié)能的功能，將節(jié)約的電能應(yīng)用于其他環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電能資源利用最大化，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的生產(chǎn)過(guò)程，符合綠色發(fā)展節(jié)能的生產(chǎn)要求；變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用還可以起到減少?gòu)U氣排放的功能，電流頻率與所需相符的情況下，減少及其的磨損，是生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)燃燒殆盡的效果，減少排放氣體中的殘余物質(zhì)，減少?gòu)U氣對(duì)環(huán)境的污染。

(3)改善設(shè)備性能

首先，根據(jù)變頻節(jié)能技術(shù)的工作原理，其改變電流的頻率使其固定在設(shè)備所需的電頻階段，實(shí)現(xiàn)機(jī)器設(shè)備的充分做功，保障機(jī)器在限度內(nèi)進(jìn)行工作，既能發(fā)揮最大作用又不會(huì)影響其設(shè)備本身。其次，變頻節(jié)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)擺脫信息數(shù)字處理的限制，在傳統(tǒng)電路領(lǐng)域能夠根據(jù)所需形成電子集成電路，適應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用，有助于創(chuàng)新。變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用，改善設(shè)備性能，并且突破限制對(duì)技術(shù)創(chuàng)新提出無(wú)限可能。

3.變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用

變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用很廣泛，應(yīng)用于生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，在不同的機(jī)械中發(fā)揮不同的作用。

(1)采掘機(jī)

煤礦的生產(chǎn)，最初的環(huán)節(jié)就是煤炭的開(kāi)采與挖掘，也是最難操作的環(huán)節(jié)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳統(tǒng)的人力開(kāi)采逐漸被機(jī)械代替，采掘機(jī)被普遍應(yīng)用于煤炭的生產(chǎn)過(guò)程。采掘機(jī)在開(kāi)采過(guò)程中需要變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，能夠節(jié)省能源，提高效率。首先，采掘機(jī)工作的環(huán)境為戶外操作，地下挖掘，容易受到天氣、地形等自然因素的影響，工作過(guò)程不穩(wěn)定狀況較多，需要變頻調(diào)節(jié)適應(yīng)較多變的工作環(huán)境。其次，采掘機(jī)在煤礦礦洞進(jìn)行作業(yè)，需要提高自主性，應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。在煤炭開(kāi)采過(guò)程中，容易發(fā)生漏水、塌方等突發(fā)狀況，采掘機(jī)面對(duì)較厚較硬的煤層需要加大電頻流才能完成任務(wù)，在較軟或者孔洞區(qū)域需要減少電頻流作用，實(shí)現(xiàn)合理應(yīng)用電能源，節(jié)約成本。

(2)通風(fēng)機(jī)

變頻節(jié)能技術(shù)在通風(fēng)機(jī)方面的應(yīng)用較普遍，在煤礦機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用，并且與生活中空調(diào)的使用也緊密結(jié)合，工作原理相似。首先，在通風(fēng)機(jī)上安裝變頻節(jié)能設(shè)備，可以通過(guò)調(diào)節(jié)電流與電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)于通風(fēng)轉(zhuǎn)速與聲音的控制。在煤礦機(jī)電設(shè)備上安裝變頻節(jié)能器，減少風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，減少噪音，可實(shí)現(xiàn)風(fēng)力加倍的效果，并且還可實(shí)現(xiàn)耗電量的減少，實(shí)現(xiàn)一舉多得的良好效果；其次，變頻節(jié)能技術(shù)對(duì)于通風(fēng)機(jī)的作用并不是僅僅控制風(fēng)量與電能，還可以調(diào)節(jié)散熱、安全性能的應(yīng)用。通過(guò)安裝變頻器，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，當(dāng)通風(fēng)機(jī)溫度過(guò)高可以進(jìn)行散熱，并且溫度過(guò)高時(shí)，可以進(jìn)行自行阻斷，發(fā)揮保護(hù)及其與人身安全的作用。

(3)帶式輸送機(jī)

帶式輸送機(jī)是煤炭生產(chǎn)過(guò)程不缺少的運(yùn)輸環(huán)節(jié)，也是最需要應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)的環(huán)節(jié)。變頻節(jié)能技術(shù)在帶式輸送機(jī)的應(yīng)用，改變傳統(tǒng)的運(yùn)輸形式，增加運(yùn)輸過(guò)程的可控性與高效性。傳統(tǒng)的傳輸模式，不考慮現(xiàn)實(shí)狀況，頻率固定，一旦出現(xiàn)突發(fā)狀況，容易造成運(yùn)輸流程混亂以及危險(xiǎn)狀況。并且，傳統(tǒng)模式，總是按照一定的頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)于傳輸帶以及耦合器都會(huì)造成一定磨損，并且會(huì)導(dǎo)致傳輸帶溫度過(guò)高發(fā)生斷裂現(xiàn)象，機(jī)械的更換會(huì)增加生產(chǎn)成本，降低生產(chǎn)效率。

(4)空氣壓縮機(jī)

空氣壓縮機(jī)的應(yīng)用比較普遍，并且操作容易造成高耗電量，容易發(fā)生危險(xiǎn)，應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)能夠減少能耗保持穩(wěn)定性。空氣壓縮機(jī)應(yīng)用于煤炭開(kāi)采的打孔以及爆破環(huán)節(jié)，自主智能化要求較高。空氣壓縮機(jī)根據(jù)氣壓平衡原理工作，通過(guò)氣壓增強(qiáng)進(jìn)行作業(yè)，其調(diào)節(jié)閥門(mén)比較靈活，容易受到氣壓影響自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。空轉(zhuǎn)以及高耗電現(xiàn)象會(huì)增強(qiáng)空氣壓縮機(jī)的磨損，縮短壽命容易折損，導(dǎo)致設(shè)備成本的增加。

(5)井下水泵

目前，我國(guó)煤礦開(kāi)采過(guò)程采用水泵流量調(diào)節(jié)管網(wǎng)閥門(mén)的方式比較普遍，水泵調(diào)節(jié)管網(wǎng)閥門(mén)具有一定的方便操作的優(yōu)勢(shì)，但是井下水泵在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也具有一定的局限性。首先，水泵的流量控制水泵的轉(zhuǎn)速，水泵流量一定不變的情況下，則水泵轉(zhuǎn)速亦不變，但是受外部環(huán)境以及及其自身的一些因素的影響，所需水泵轉(zhuǎn)速難免發(fā)生變化，而全速運(yùn)轉(zhuǎn)的水泵就會(huì)導(dǎo)致電能與水量的浪費(fèi)，變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用可以智能化自主變動(dòng)，通過(guò)水量的變化控制轉(zhuǎn)速變化，進(jìn)而適應(yīng)平衡，減少能耗；其次，市場(chǎng)供應(yīng)水泵的功率較大且種類眾多，一成不變的應(yīng)用會(huì)導(dǎo)致高能耗，變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用更加能夠凸顯其必要性，對(duì)于煤炭開(kāi)采行業(yè)整體能耗的節(jié)省效果明顯，有助于行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。

4.結(jié)束語(yǔ)

總而言之，變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用是必不可少的，通過(guò)應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，減少能耗，增強(qiáng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性，提升煤炭產(chǎn)出的效率，節(jié)省煤炭企業(yè)的生產(chǎn)成本，對(duì)于整個(gè)煤電行業(yè)具有重要作用。加強(qiáng)變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用與技術(shù)研究創(chuàng)新，必將會(huì)為煤電行業(yè)的發(fā)展再添動(dòng)力。