变频节能技术在煤矿机电设备中的应用

变频节能技术在煤矿机电设备中的应用

刘高峰

新疆矿安矿山检测中心有限公司 新疆 乌鲁木齐市 830023

摘要：机电设备是煤矿生产体系的重要组成部分，需要对煤矿机电设备相关内容进行深入研究。本文将煤矿机电设备作为研究对象，从提升机、胶带输送机、采煤机、流体负荷设施等维度，详细分析变频节能技术在煤矿机电设备中的具体应用，旨在为更多煤矿生产单位提供技术指导，提升机电设备的运行效率，助力煤矿生产领域的可持续发展。

关键词：变频节能技术；煤矿机电设备；技术应用

  在煤矿生产作业中，煤矿机电设备会保持长时间高速运转工作状态，导致部分煤矿机电设备可能发生超载状态，增加能源消耗量，增加安全隐患发生概率。在引入变频节能技术后，可以根据煤矿机电设备实际工作情况，对输出电源的电流、电压进行调节，保持煤矿机电设备的低功耗运转，有必要对变频节能技术在煤矿机电设备中的应用展开系统性研究。

1.变频节能技术在提升机中的应用

在煤矿生产作业中，提升机具有较高的使用频率，是煤矿生产系统中无法取代的重要工作环节。在提升机工作期间，并不是时刻保持满负荷运行状态。将生产的煤矿资源从矿井下运输到地面时，此时的提升机保持满载状态；在卸载煤矿资源后，将提升机放置到矿井内部，准备之后的煤矿资源提升作业，此时的提升机保持空载状态。在提升机的上升、下降过程中，在某种程度上发生能源浪费情况。为合理解决提升机的能源浪费问题，可以考虑将变频节能技术应用到提升机中。参考大量提升机改造技术后，可以选择在PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）控制系统的基础上，增设高压变频变速自动控制系统。第一步，通过高压变频变速自动控制系统，设置若干功能模块，并对多个脉冲信号进行串联，以动能回馈方式，实现四象限化的高压变频自动控制，设计提升机控制系统的基本结构；第二步，对于高压主电源电路，可以考虑使用光纤传输方式，与低压控制回路进行连接，满足煤矿生产的低迟延通信需求。对于物理连接，则通过激光进行牢固焊接，确保提升机的电防护性能，提升整个变频控制系统对外界因素的抗干扰性能；第三步，在提升机投入应用后，需要使用PLC控制系统，辅助提升机完成自动控制任务，例如对关键部位进行定向化控制，调节提升机的上升与下降运动速度等。在投入实际应用之前，需要对改造后的提升机电磁兼容进行技术测试，保证提升机的运动能耗可以得到有效控制，降低单位煤矿资源的运输成本，实现安全、可靠的提升机远程控制[1]。

2.变频节能技术在胶带输送机中的应用

将变频节能技术应用到胶带输送机中，需要在胶带输送机的电机位置，设置足够功率的变频器。考虑到胶带输送机工作环境相对恶劣，在选择变频器时，还需要考虑防爆安全。根据当前市面上售卖的变频器，在煤矿生产条件下的胶带输送机，可以考虑选择BPJI-47/660型号的交流变频器，其根据煤矿生产条件设计相应的防爆装置，可以保证变频器运行的安全性。在安装交流变频器，并投入运行后，胶带运输机在工作过程中，可以根据煤仓当前煤矿资源实际储量、电网向煤矿生产场地提供的工业实时电价，确认当前电机转速，并做相应的优化调整。如果工业实时电价相对较高，此时交流变频器内置的DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）会对当前传输信号进行调节，通过交流变频器降低胶带运输机的运行速度，减少单位时间内的煤矿资源运输量；如果工业实时电价相对较低，DSP则会通过调节传输信号的方式，提升胶带运输机的运行速度，增加单位时间内的煤矿资源运输量[2]。以某煤矿生产场地为例，其以前使用的胶带运输机，在工频条件下，耗电量超过310000kW·h；当应用交流变频器后，运行频率调节到20Hz，胶带运输机的耗电量小于1300000kW·h，节电量超过1800000kW·h。应用交流变频器，可以在不影响胶带运输机工作状态的基础上，有效降低胶带运输机的运行能耗。

3.变频节能技术在采煤机中的应用

对于大多数煤矿生产单位，在采煤机选择方面，主要使用电牵引采煤机。这种采煤设备具有相对较大的运行功率，最大变频电压值超过380V。将变频节能技术应用到采煤机中，可以有效解决采煤机的运行消耗问题。以MGTY300/730-1.1D型号的电牵引采煤机为例，在变频节能技术选择方面，采用四象限变频器，使用回馈制动工作模式。在电牵引采煤机工作面，将工作倾角调整至12°～18°，在一些较为特殊的位置，工作倾角提升为25°～30°。在四象限变频器的干涉下，电牵引采煤机在工作面进行煤矿资源采集作业时，可以有效调节制动力矩，但是电牵引采煤机自身的牵引速度不会受到影响，在实践过程中也没有出现下滑、跑车等现象，可以保证电牵引采煤机工作的安全性。而且，四象限变频器结构设计相对简单，在改造电牵引采煤机中不需要过多的操作流程，控制程序相对便利。在电牵引采煤机工作过程中，可以通过四象限变频器对电牵引采煤机的工作速度做有效调节，在保证煤矿资源采集质量的基础上，降低过大的工作负荷，从而有效控制电牵引采煤机的能源浪费问题

[3]。

4.变频节能技术在流体负荷设施中的应用

将变频节能技术应用到流体负荷设施中，不仅可以调节风机工作状态，还可以有效提升泵的控制效果。在没有对流体负荷设施做定向化的技术改造前，内部风机设备产生的风压与输出的风量相对较小，可能无法满足煤矿生产的实际需求。在应用变频节能技术后，无论是风机设备的风压还是风量，都有明显的提升，有效提升煤矿生产效率，有效解决因风压、风量不足，增加能源消耗量的问题。相比于没有经过改造处理的风机，应用变频节能技术的风机，可以实现更精准的转速控制目标，极大提高单位时间内的风量供应，可以在较短时间内达到煤矿生产所需的风压条件，更符合煤矿生产需求。对于流体负荷设施的液压泵，可以先对其基本结构进行分析，通过引入变频节能技术，确认重要的机构组成部分，以此提升液压泵的工作灵活性，根据煤矿生产实际需求，对液压泵做实时化的加速、减速控制，保证液压泵的平滑启动与停止。在实践当中，可以对矿井的液位数据做详细分析，通过变频节能技术控制液压泵的工作频率，将矿井液位维持在相对固定数值中，避免出现液压泵持续空转的问题，有效规避液压泵运行能源损耗情况。

将变频节能技术应用到煤矿机电设备中，可以有效提升煤矿机电设备的工作效率，降低能源损耗问题，逐步提高煤矿生产效率，提高煤矿资源生产质量。从煤矿机电设备长远应用角度分析，在应用变频节能技术后，可以有效降低煤矿机电设备运行磨损情况，提高煤矿生产单位的经济效益。

结语：将变频节能技术应用到煤矿机电设备中，需要先分析煤矿机电设备当前应用情况，再根据煤矿生产具体需求，结合本文理论内容，设计一套更完善的变频节能技术应用方案。在方案执行过程中，需要结合煤矿生产班组实际反馈情况，对部分细节内容做合理优化，提升煤矿机电设备的运行质量，提高煤矿生产效率，向市场输出更多高品质煤矿资源，推动各个领域健康发展。

参考文献

[1]张新齐.煤矿机电设备变频节能技术的应用探讨[J].当代化工研究,2022,(11):154-156.

[2]孔治国.变频技术在机电设备节能改造中的应用探究[J].现代工业经济和信息化,2022,12(05):166-167.

[3]司雄杰.变频节能技术在矿山机电设备中的应用标准研究[J].中国石油和化工标准与质量,2020,40(19):9-11.