變頻調節技術在煤礦機械節能改造中的運用

摘要：機械設備是煤礦生產的主要工具，在節能降耗的原則下，應強化對機械設備的控制管理，制定全面節能改造方案，在降低能源消耗的同時，提升煤礦生產效率。對此，本文首先概述變頻調節技術，其次分析煤礦機械設備存在的問題，再次探討其技術要點，最后提出節能改造優化措施，旨在推動煤礦生產實現節能降耗，以供參考。

關鍵詞：變頻調節；煤礦；節能改造

DOI：10.12433/zgkjtz.20232542

變頻調節技術集成了發動機傳動技術、電子技術以及計算機系統，由于該技術具有較強的自動調節能力，被廣泛應用于煤礦機械節能改造中。可以根據煤礦機械生產設備的實際運行狀態，通過變頻調節技術實現強弱電流的有效組合，從而避免能源消耗。另外，由于煤礦機械設備相對復雜，在采用變頻調節技術時，必須將其技術應用到各個機械生產設備中，實現全面節能降耗的目的。同時，對煤礦機械節能改造方案進行優化，不斷提升節能效果和變頻調節技術的應用效果，為煤礦領域的發展提供基礎保障。

一、變頻調節技術概述

通過了解變頻調節技術原理和作用，可以更好地應用于煤礦機械設備節能改造中，實現節能降耗，為煤礦生產實現良好的效果，提供基礎性保障。

（一）變頻調節技術原理

通常情況下，變頻調節技術將交流電轉化為直流電，并控制電流頻率，具體的頻率流程較簡單，一共分為三個步驟，變頻調節技術通過利整流器將交流電轉換為直流電，將直流電的電流頻率進行轉化，生成能夠控制的交流電，轉化完成后的電流輸送給機械生產設備，以此完成變頻工作。同時，變頻調節技術的實現主要借助逆變器、整流器以及相關的配套設施，將直流電轉換為交流電，實現對交流電的控制，從而完成整個變頻工序。

煤礦生產會用到大量的機械設備，因此使用變頻調節技術可以有效控制設備，并根據實際情況，調節電流頻率，以此確保煤礦機械生產設備處于穩定安全的生產狀態，并降低能源消耗，符合我國綠色生產的發展需求。

（二）變頻調節技術的作用

變頻調節技術應用于煤礦機械設備中，不僅可以降低能源消耗，還可以提升機械設備生產效率，降低成本，進而實現良好的生產效益。對此，本文針對變頻調節技術在煤礦機械設備中的作用進行了闡述與研究。

1.提升機械設備生產效率

社會生產離不開能源的支撐，煤炭作為不可再生能源，如果不能對其高效利用，實際是對能源的嚴重消耗，也制約了相關行業的生產。因此，在煤礦生產期間，將變頻調節技術應用于機械生產設備，可以動態調整機械設備模式，例如，在煤層較薄的開采區域，將機械生產設備調節至低功率狀態，通過利用掘進的開采模式，避免出現機械生產設備空轉率的現象，提升機械生產設備的開采效率。另外，將變頻調節技術應用于風機結構中，可以很好地提升輸出功率，實現節能降耗的目的。

2.降低成本

煤礦生產涉及諸多機械設備，在機械設備正常生產時會消耗大量電能，增加生產成本，給環境帶來危害，不符合我國綠色生產的發展理念。對此，煤礦行業為了實現更好的發展，將變頻調節技術應用于機械設備中，不僅可以降低能源的消耗，還可以保護環境，減少生產工序，降低成本。另外，由于變頻調節技術具有較強的優勢，逐漸成為煤礦行業發展的核心技術，在具體應用時，還要結合實際情況，發揮自身的作用。

3.降低能耗

在煤礦機械設備長時期運轉，很容易出現高溫現象破壞設備路線，進而引發設備運行故障，增加能耗。然而，采用變頻調節技術可以提高工作效率，從整體上提升整體能源的利用效能，從而實現節能的目的。總的來說，煤礦機械設備通過利用變頻調節技術，可以改善機械設備對能源的消耗，滿足煤礦生產需求，提升生產效率，降低成本，實現良好的生產效益。

二、煤礦機械設備存在的問題

目前，煤礦機械設備不僅會消耗大量能源，還會產生設備故障，帶來較大的負面影響。對此，變頻調節技術在應用前，通過了解煤礦機械設備常見問題，可以更好地發揮技術的應用效果。

（一）高能耗

盡管機械設備為煤礦生產效率提升予以了基礎性保障。但機械設備運行對能源的消耗較大，隨著我國提倡綠色生產、節能減排等理念，導致煤礦企業面臨高能耗的問題，根據相關調查顯示，在煤礦機械設備運行時，消耗的電能只有70%，投入生產后，剩余的30%沒有發揮實質性作用。同時，隨著煤礦行業的發展，全自動化技術也普遍得到了應用，增加了能源消耗，導致生產成本提高。

（二）故障能耗

由于煤礦生產環境較為復雜，機械設備受到諸多因素的影響，很容易產生機械故障，進一步浪費能源。同時，煤礦生產所使用的機械設備諸多，設備故障頻頻發生，不僅降低了煤礦生產效率，還會增加成本。另外，隨著社會生產對煤炭的需求量逐漸增大，煤礦生產力度有所加大，對機械生產設備的要求逐漸提高，經常出現超負荷運轉，會提高機械設備發生故障的概率，消耗大量的電能，甚至引發安全事故，造成不可挽回的經濟損失。

三、變頻調節技術的應用要點

本文從采煤機、皮帶機、提升機、空氣壓縮機、水泵等煤礦機械設備，對變頻調節技術的應用要點做出了簡要的闡述和研究。

（一）采煤機

采煤機作為煤礦生產的核心機械設備，對于能源的消耗較大。對此，變頻調節技術應用于采煤機中，可以更好地減少能源消耗。

變頻調節技術應用于采煤機，要根據變頻裝置的安裝位置進行區分，通常情況下，機載系統安裝在采煤機外部，同時，由于機載系統利用短的電纜進行電力傳輸，傳輸效率較快，可以有效避免對電力能源的消耗。同時，由于機載系統安裝于采煤機身上，便于工作人員觀察和檢測，可及時發現裝置存在的故障，并進行有針對性的處理，以此減少設備故障產生的概率，確保煤礦生產的穩定性。

由于采煤機本身屬于大型機械設備，在正常運行期間，震動現象在所難免，機載系統也不例外，振動很容易引起變頻裝置異常，再加上煤礦生產環境較惡劣，容易引發設備故障。然而，由于非機載系統與采煤機處于分離狀態，不會受到振動的影響，可以很好地為煤礦生產提供便捷。由于飛機載系統與采煤機處于分離狀態，在使用期間必須使用電纜連接，但如果電纜出現問題，會影響到正常運轉。同時，由于煤礦生產環境較復雜，電纜彎曲和接地情況時有發生，給安全事故埋下了隱患，因此，無論是機載系統還是非機載系統，都要根據實際情況而定，才能確保良好的生產效果，避免能源消耗。

（二）皮帶機

皮帶機是煤礦生產中重要的機械設備，屬于運輸工具，主要利用皮帶帶動輪車，輪車將煤炭運輸到指定地點，形成良好的運輸系統，提升煤炭生產效率。但由于皮帶機在正常運轉期間，瞬間啟動會帶動整個系統的運行，這時會消耗大量的電能，在后續運轉中沒有被皮帶機使用，會造成大量的能源消耗。對此，變頻調節技術應用于皮帶機，可以不經過電能的刺激正常啟動，降低皮帶機啟動期間對電能的消耗。另外，變頻調節技術應用于皮帶機，利用傳感器實時收集皮帶機運轉速率以及輸送煤炭質量等數據，并將其傳入變頻器中的控制器中，調整皮帶機的轉速，實現變頻調速的目的。

（三）提升機

提升機屬于煤礦機械運輸設備，一般用于礦井運輸，在提升機減速時，通常使用低頻或直流電，但在電源切換時，很容易出現機械損傷事故，也會消耗大量的電能。然而，將變頻調節技術應用于提升機中，可以避免電流調速帶來的負面影響，確保提升機運行的安全性。同時，變頻調節技術應用于提升機中，可以利用電氣系統控制運轉速度和自動，減少能源消耗和設備損耗，延長設備使用壽命。另外，如果提升機在運行處于負力狀態，變頻調節技術可以將電能回饋給電網，從而降低電能消耗，提高提升機的安全性。

（四）氣壓縮機

通常情況下，空調壓縮機的常規控制方式為兩種，如果空收壓縮機的氣缸壓力與設置閾值相近，氣閥就會關閉，壓縮空氣會停止生產，并處于空載狀態，進而消耗能源。因此，為了避免這一缺陷，應將變頻調節技術應用其中，很好地控制空氣壓縮機的運轉速度和進出氣量，避免出現加載和卸載的問題，提升空氣壓縮機的使用效率，實現節能降耗的目的。另外，變頻調節技術在氣壓縮機應用時，可以根據煤礦生產需求進行調節，以此提升生產效率。

（五）水泵

隨著煤礦生產力度的加大，地下滲水時常發生，如果處理不及時會出現積水現象，容易產生礦井塌方，引發安全事故。同時，地下水存在一定的導電性，煤礦生產需要大量的機械設備作為支撐，會產生短路，如果有人員接觸，就會發生觸電危險，甚至引發爆炸。對此，在煤礦生產時，需要有效利用水泵機械設備，且采用變頻調節技術，調節水泵機械設備的運轉效率，減少水泵少量抽水對能源的消耗，體現變頻調節技術存在的價值。

四、變頻調節技術節能改造優化措施

煤礦機械設備通過利用變頻調節技術，實現節能降耗的目的，由于煤礦機械設備較復雜，采用變頻技術時，完善煤礦機械設備節能改造方案，確保發揮應有的價值。節能方案改造優化大致表現以下方面：

第一，煤礦機械生產設備啟動，會對生產區域電網造成一定沖擊，且對電網容量要求較高，啟動時會產生較大的電流和振動，給煤礦機械設備帶來嚴重損傷，也會消耗大量電能。對此，變頻技術在煤礦機械設備應用中，利用變頻器的軟啟動功能，使啟動電流從零開始，確保最大值不會超過額定電流，避免對電網造成嚴重沖擊，做到降低電能消耗的同時，延長機煤礦機械設備的使用壽命。

第二，煤礦機械設備無功率不僅會增加線損和設備發熱現象，也會由于功率因數的降低增加電能消耗，同時，煤礦機械設備使用效率較低，會給煤礦生產效益帶來影響。將變頻調速裝置安裝于煤礦，在機械設備生產中，受到變頻器內部濾波電容的影響，可以減少對無功率的損耗，增加煤礦區域配電作業的有功功率，實現節能降耗的目的。

第三，如果機械生產設備無法滿足負荷運轉的狀態，僅能滿足動力驅動的需求，會增加力矩，消耗有功功率，浪費電能。同時，煤礦機械中風機類泵等設備利用調節路口或出口的擋板、閥門開度調節風量和給水量，輸出輸入功率相對較大，會增加能量消耗。基于此，通過利用變頻調節技術，如果流量要求相對較小，可以降低泵或風機的轉速，降低對能源的消耗，推動節能改造方案的進行。

五、結語

綜上所述，變頻調節技術作為現代節能消耗的一種新型技術形式，與煤礦機械設備相結合，不僅可以降低對能源的消耗，還可以提升煤礦機械設備運轉的穩定性和安全性，避免安全事故的產生。同時，將變頻調節技術應用到煤礦機械設備中，在很大程度上促使煤礦實現綠色生產，避免對環境造成嚴重的影響，降低成本，實現良好的生產效率，使煤礦領域呈現健康、穩定的發展趨勢。

參考文獻：

[1]田帥.高壓變頻節能改造技術在煤礦主通風機中的應用研究[J].礦業裝備，2022（05）：270-272.

[2]姜鑫，王佳琪.變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用探討[J].內蒙古煤炭經濟，2022（17）：130-132.

[3]王宇偉.探討我國煤礦機電設備中變頻節能技術的應用[J].礦業裝備，2021（05）：280-281.

[4]胡秀倫.變頻技術在現代煤礦機電工程中的應用[J].現代工業經濟和信息化，2021，11（09）：153-155.

[5]張克亮.煤礦機電設備中變頻節能技術的應用分析[J].冶金與材料，2021，41（03）：100-101.

[6]田玉虎.變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用[J].電子技術與軟件工程，2021（05）：224-225.

[7]李小紅.煤礦機電設備中變頻節能技術的應用[J].電子技術與軟件工程，2021（05）：226-227.

[8]孫曉宇.變頻技術在現代煤礦機電工程中的應用探究[J].內蒙古煤炭經濟，2020（15）：39-40.

[9]宋斌鋒.高壓變頻節能改造技術在保德煤礦主通風機中的應用[J].能源技術與管理， 2020，45（03）：182-185.