變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用

田玉虎

（西山煤電杜兒坪煤礦運輸區 山西省太原市 030022）

我國工業化生產的欣榮發展離不開煤礦資源的支持。在利用機電設備進行作業時，需借助節能技術對能耗進行控制，這樣可以降低煤礦開采所耗費的電能。要想實現節能目標，首先要有明確的規劃，在現階段下，可持續發展戰略不斷深化，在這樣的社會發展趨勢下，我國在進行工業生產的過程中，要盡可能地做到用更少的能源消耗換來更加高效的工業生產。例如，在工業生產的過程中，電能源，水能源等都在節約的范圍內。

1 變頻技術

煤礦機電設備的設計，符合動力學的要求，也需要充分考慮機電設備運行的負荷要求，能夠滿足煤礦機電設備的正常運行，同時也能有效提高用電效率，采用變頻技術對保證煤礦機電設備的正常運行是十分必要的。在工作中，變頻器可以將工頻電流信號轉換成其他頻率，但這種轉換不是憑空進行的，而是需要某些半導體元件的幫助。之后，我們可以逐步實現從“交流電”到“直流電”的轉變。機電設備中的變頻技術是通過電流改變頻率，然后智能地調節電機的轉速，從而進一步控制機電設備，促進其節能高效運行[1]。

2 煤礦機電設備中變頻節能技術原理

在我國眾多煤礦機電設備中，采煤機、風機等設備已經陸陸續續地開始應用節能變頻技術，利用該技術進行生產的過程中，其主要的原理就是利用交流電來做周期性的運動，這樣能夠實現交流電的固定做功模式，并且，在該基礎上，結合本文所研究的電氣運行系統，能夠更好地實現智能化變頻的目的。如果設備處于滿載運行狀態或者正在持續高峰作業，則其功率會隨之調整到最大，這樣的做法既有利于電能損耗的減少，又能保證工作進展程度，該技術目前是我國煤礦開采行業最為重視的研究項目之一[2]。利用變頻節能技術在設備中的應用，既能實現智能化的操作目的，減少人工成本，又能提高開采工作的效率、質量，同時還能保障工作人員的生命安全，對于煤礦企業的長久發展具有積極的推動作用。以空氣壓縮機為例，根據企業壓縮空氣系統的使用情況改良設備，其中變頻節能技術就是最佳選擇,具體如圖1 所示，在空氣壓縮機上按照循環啟動的方式閉環控制大約4 臺空壓機的運行，然后由變頻節能裝置自動采集現場的氣壓?？偟膩碚f，變頻節能技術可以很好的改善設備性能，對提高效率，維護效益具有重大作用。

3 變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用分析

3.1 變頻節能技術在提升機中的應用

提升機作為煤礦開采中起到了重要作用。在傳統作業中，調節提升機的速度需要人工在電機中增加電阻，但存在很大的弊端。其一是安全問題，其二是耗費電量太多。而使用變頻節能技術則能很好地解決提升機在運作中存在的弊端，既可以精準的連接轉換提升機內部的各個線路，還可以增加其作業效率和穩定性，在操作和運轉過程中也十分穩定，還可以根據實際情況實現運轉速率自動化，降低工作人員在使用中的危險系數。

圖1：空壓節能控制研究圖

圖2：采煤機變頻控制示意圖

圖3：變頻空壓機工作流程圖

3.2 變頻節能技術在節能采煤機中的應用

采煤機是煤礦開采中比較重要的一類設備，其與電氣系統、液壓系統等都有關系，在其使用中應用變頻節能技術的好處眾多。首先，在針對變頻采煤機進行分析的過程中，將其組成方式進行分析，該采煤機主要是由切割部分、裝載部分和行走系統來構成的。在針對該采煤機的切割部分進行改裝的過程中，需要針對不同的做工環境進行具體的改裝，實現在不同工作環境進行科學的生產。工作面越大調設的功率也就越高，這樣便于加快工作進度，使大工作面下的煤礦能夠盡快采入裝載系統，如果工作面比較下，則需要降低功率，這樣不僅能夠滿足工作要求，同時也是對電能的一種節省。對于裝載系統而言，其功率的調整需要依據采煤量，裝載速度與采煤速度相匹配時，其功率是最佳的[3]。

例如，在進行APLH 型號的變頻裝置進行實際應用的過程中，能夠更好的提高相關設備的運行自主能力，進而可以有效的實現該設備的四象限運轉。另外，在采用該裝置在進行生產的過程中，其能夠實現對電路的護理調控，并且能夠對設備的輸入及輸出端口進行有效的監控。這種價控方式，能夠更好的確保設備在運行中能夠實現自主管理，針對不同的生產方式作出適當的調節，是提高生產科學性的有效舉措。同時，該裝置的使用，還能夠針對機械的正常作業環境進行甄別，實現合理調控生產模式的目的。圖2 為采煤機變頻控制示意圖。

3.3 變頻節能技術在通風機上的應用

通風機對于煤礦行業的施工而言十分重要，影響著施工者的人身安全和企業的生產成本。類似于皮帶工作的原理，對電壓電流的強度要求很高，需要變頻節能操作。降低通風機在使用過程中的損壞率和維修次數，減少了工程造價，合理化減少了煤礦行業的開發費用。

3.4 變頻節能技術在皮帶輸送機中的應用

通常情況下皮帶運輸機在負荷較低或者沒有負荷的情況下，其功率都能維持正常水平，這樣能夠避免出現不必要的電能損耗。除此之外，該類設備將液力耦合器作為啟動裝置，工頻推動非常容易導致電機失控、皮帶斷裂等問題出現。對該類設備應用變頻節能技術可以控制電機啟動的同時所產生的電流值，從而避免設備過熱等問題的發生，對于設備使用壽命的維護具有積極作用[4]。

3.5 變頻節能技術在空氣壓縮機中的應用

螺桿式空壓機是通過加載和減載交替進行的運行方式，加載時向管網內打風，減載時電機空載運行，因此，在減載時電量都被浪費了。電動機的轉速本身是不能改變的，只有通過改變電動機的頻率來調節運行轉速。變頻控制就是通過改變電動機輸入電源的頻率來改變電動機的轉速，控制空壓機單位時間的出風量，達到控制管路的壓力的目的。某煤礦首先引進了變頻節能技術，壓縮機組的供氣量與系統所需風量動態匹配，根據系統用氣量來調節壓縮機電機轉速，避免了電動機空載運行以及頻繁的加卸載所帶來的能量損耗和對電網的沖動，使電機的輸入功率大大降價。圖3 為變頻空壓機工作流程圖。

3.6 變頻節能技術在井下水泵中的應用

煤礦開采過程中，通常會借助開啟調節管網閥的方式對水泵流量進行調節，也就是說在維持轉速不變的前提下，對流量進行調節[5]。但是對于這種情況而言，其可能并不是最經濟劃算的。對于變頻節能技術而言，我們需要以水泵實際流量為依據對轉速進行相應的控制，這是實現降低能耗的有效方式[6]。

4 結束語

通過上述所說，我們明白目前煤礦資源的需求數目巨大，在開采相關資源時會使用各種機電設備，所需的能耗也比較多，變頻節能技術在我國采礦生產中的應用，能夠對我國的資源進行更加合理與科學的利用，與我國的可持續發展戰略有著相同的目標追求，現在變頻節能技術在我國尚未發展成熟，但是其使用效果已可見一斑，為了在不影響開采效率的前提下改善電能損耗問題，我們基于該技術的基本原理進行了深入探究，希望探究結果能夠對我國煤礦企業的發展有所幫助。