变频技术在煤矿节能中的应用研究

变频技术在煤矿节能中的应用研究

韩胜利

义煤集团宜阳义络煤业有限责任公司 河南省洛阳市471600

摘要：在煤矿生产中的采煤机、提升机、空压机等机电设备中引入变频技术，对于我国的节能减排及生态环境改善起着积极的作用，符合中国所制定的可持续发展的战略目标。特别是自21世纪以来，全球都面临着能源缺乏的问题，因此，怎样在节能的基础上发展经济，这是各国目前所需要思考的一个问题。对变频技术不断地进行改进，并将其应用到煤矿开采的过程中，一方面可以降低企业的人工投入成本，增加企业的经济效益，保障人员的生命安全；另一方面也可以达到节能的目的。

关键词：变频技术；煤矿节能；应用

引言

在矿区生产中，机电设备类型比较多，很多机电设备的运行环境恶劣，运行时间长，能耗损失比较大。对此，可利用变频技术对矿区各类机电设备进行节能改造，对各类设备运行状态进行高效调控，促进矿区开采作业朝向智能化以及自动化方向发展。

1变频节能技术的原理

煤矿企业在开采中需应用大量的机电设备，常见包括采煤机、提升机、输送机以及流体负荷设备等。此类设备在工作过程中始终以额定电压状态运作，在部分高负载条件下可处于超压运行状态，此外，由于煤矿行业特殊性，多数机械设备始终处于长期开机状态，在受到设备调运调度或设备工作计划要求等多样化因素影响下，部分设备可能出现超载工作状态或待机工作状态。因此，在此时间段内，机电设备则处于高耗能状态。当机电设备长期处于高负荷状态时则可能导致整体设备安全隐患逐渐增加，使得企业的运维成本进一步上升。而随着技术的逐渐发展，变频技术逐渐应用到各个行业中。在煤矿机电设备中，引入的变频技术，可根据工况对供电频率进行调整，从而控制设备的实际运行速度。借助变频技术可实现供电电源的转换，可将50Hz工频交流电转换为直流电源，同时将直流电源导入逆变器后，即可输出机电设备所需的工作用电频率；此外借助对应的传感器以及运算单元，可收集设备的运行参数，并生成一个控制信号，进一步调控逆变器输出的电源，随后借助三相逆变器将直流电再次转化为三相交流电，从而实现机电设备的低功耗运行。此类控制方式可结合设备的实时运行状态进行对应调整，从而确保设备时刻处于最佳运行状态下，实现机电设备的能耗最优控制，缓解设备能耗过高问题。

2在煤矿节能中变频技术的应用分析

2.1变频技术在提升机中的应用

提升机是煤矿开采工程中一个比较重要的设备，但传统技术对于提升机的控制往往需要人工来进行操作，在安全与电能损耗方面都面临着巨大的问题。针对此问题引入变频技术，一方面可以通过精确地连接提升机内部电路进行转换等操作，另一方面使得设备的工作效率有所提升，并且能够安全稳定运行。此外，该技术还能够根据监测的数据自动对转速进行调整，消除人工操作过程中所存在的安全隐患。

2.2变频技术在采煤机中的应用

采煤机在煤矿生产的过程中至关重要，其与电气、液压等系统都存在一定的联系，将变频技术引入采煤机中能够使得开采效率得到很大提升。从构成上来看，采煤机主要由三大部分组成，即切割部分、装载部分和行走部分。对采煤机的切割部分进行研究，需要结合具体的生产环境来进行改进，以实现采煤机在相应的工作环境中效率最高。一般来说，大型开采工作面所需要采煤机的输出功率较高，主要是为了提高开采效率，使得煤炭被尽快采入装载部分；对于一些小型开采工作面而言，所需要采煤机的功率相对较低，在满足开采需求的前提下，达到节约能耗的效果。对于采煤机的装载部分来说，功率的大小应当根据采煤量的大小来调节，一般来说，需要保障装载速度与采煤速度相符。

2.3变频技术在通风机中的应用

对于井下生产而言，通风机是特别重要的一类设备，其直接关系着施工人员的生命安全及企业的投入成本。同时通风机在工作过程中对电压和电流的强度有着较高的要求，因此需要引入变频器来对其进行改进。变频器的引入一方面使得设备本身的电耗及使用情况得到了很好的改善，降低了生产成本；另一方面也可以为安全生产保驾护航。

2.4变频技术在皮带输送机中的应用

正常情况下，若皮带输送机载荷低或者无负载，其输出功率均会保持正常水平，这样也就避免了非必要的电耗，但该设备极易出现电机失控及皮带断裂等状况。将变频技术应用于皮带输送机中，可以有效抑制其启动过程中所产生的过电流对设备造成的冲击，起到保护设备的作用，延长设备的使用寿命。

2.5变频技术在空压机中的应用

螺杆式空压机的运行原理主要是利用加减载交替的方式，加载的情况下往管道内加压通风，减载的情况下通过电动机空载来运行，也就是说，减载过程所消耗的电能并没有做功，所有的电能都被浪费。在对电动机进行控制时无法直接对其转速进行调节，只能利用改变其频率的方式间接控制转速。而变频技术就是利用这一原理来工作的，通过频率调整控制电动机的转速，进而对空压机出风量进行控制，达到控制管路压力的目的。

3变频技术的优点

3.1适应性较强

相比于传统的定频技术，变频技术能够在参数不同的供电网络下运行，具有更广的适用范围。也正是因为变频技术能够根据不同的功率来调整其输出值，促进设备的软启动，在设备启动的过程中，并不会因所产生的过电流而对设备造成较大的损害。此外，变频技术还能对电网进行保护，避免电涌对电网造成的冲击作用，同时，电动机还会处于一种更加稳定的运行状态，使得设备的使用寿命有所延长。

3.2保护功能完善

与定频技术相类似，变频技术要想得到广泛应用，也必须具备多种保护功能。以煤炭行业来说，为防止电源线路出现过载的状况，在主电源线上安装了过载保护装置，若缺少此保护功能，主电源线可能会因过载产生大量热量而被烧坏。除了具备过载保护功能之外，变频技术还具备热压失速保护和自动转矩补偿保护等功能，这些功能的发挥使得整个煤矿生产过程变得更加安全，同时也正是因为这些功能的不断完善，变频技术具备更强的适用性，也体现出更多的应用优势。

3.3调速范围更大

变频技术在调速的过程中整体上波动比较大，但并不会因此对调速的精度产生影响。变频技术的应用使得煤矿中的设备能够完美地进行无极调速，使得煤矿中的机电设备调节效率得到了很大程度的提升。特别是改革开放以来，中国的信息技术发展速度飞快，将变频技术与信息技术相结合，可消除传统技术中人工控制所存在的缺陷，实现远程操控。这一进步对于企业来说大大降低了人工投入成本，而且大大增强了设备运行过程中的安全性，使得大部分作业能通过计算机进行远程控制。同时，这也就意味着中国煤矿的发展逐渐走向智能化，生产从本质上取得了突破性的进展。另外，变频技术在未来也会不断地应用到各种设备中，使得采煤模式从传统的人工采煤转变为计算机采煤，并且这项技术也会在后期得到不断改进。

结束语

煤矿企业逐渐引入了变频节能技术，该技术在很大程度上降低了设备对电能的消耗，提高了其转化效率，使得井下机电设备的运行效率大幅度提升，同时延长了机电设备的使用寿命，减少了因设备老化所带来的安全问题，使得企业利益和人员的生命财产安全都能得到有效保障。

参考文献

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