煤矿机电设备中变频节能技术改进

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摘要:提高效率，节能安全是煤矿生产中最重要的问题。随着国家大力推广低碳节能技术的应用，传统上的高耗能、高污染的设备必须进行一定的技术改造。针对煤矿中常用的机电设备往往长时间处于满负荷运转的状态下，产热会大大降低设备工作效率等问题，通过对煤矿机电设备进行变频技术的改造，显著提升了设备的运行效率，减少了能源的消耗量。基于此，文章阐述了变频技术节能改造中涉及到的主要技术问题，并结合煤矿机电设备中变频技术实现设备的节能运用情况，提出了一些意见和建议，以期为相关领域提供参考，促进煤矿机电设备技术的发展。

关键词:煤矿;机电设备;变频技术;节能改造

0引言

煤炭作为中国最重要的能源之一，如何有效地使用和消费煤炭资源将直接影响着中国的经济和社会发展。现代煤矿公司经常使用大量的机电设备来实现高效的采矿作业，以及大功率连续开采地下生产通常会导致矿山的机电设备在高负载下运行，从而导致设备运行能源消耗的增加，严重影响采矿作业的安全和运行进度。因此，有效的节约和减少能耗是每个煤矿企业都应正视的问题。通过实施能源转换来提高矿山的综合利益至关重要，文章就该能源转换将电气和机械设备引入变频技术，以减少能源的消耗做一简述。

1变频技术基本概述及工作原理

变频技术通常是在各种技术的基础上形成的，例如传统的电力技术，电力电子技术和微型计算机技术。变频技术通常具有高度的完整性［1］。该技术可通过更改电源频率和调整负载来降低功耗，减少损耗并延长设备寿命。变频技术是依靠整流桥将当前频率的电流转换为直流电压，然后将直流电压转换为频率。输入电压是可调节的交流电，用于驱动电压操作交流电动机，以便通过适当的速度控制来调整电压和电流以适应设备。通过使用变频技术来调节机电设备的速度，在速度调节过程中的转差消耗为零，具有节能的优点，也符合技术标准。在一定程度上提高机电设备的工作效率是可再生节能机电煤矿的发展方向［2］。

2变频技术作用及其成果

2．1有利于提高系统效率

变频技术有利于提高系统效率，液力耦合器主要用于连接减速器和电机，但是由于其是利用液体来进行传动的，因此，其传动效率相较于电机和减速器直接连接的传动效率明显要低，而变频器的应用能够减少耦合器应用，同时也能够使系统效率得到有效提升。同时，由于变电站距离矿井比较远，电压存在波动现象，但是应用变频器能够稳定电压，起到节能作用。

2．2提高系统功率因数

变频技术有利于提高系统功率因数。通过对电机设计特点以及运行情况分析可得，若是负载不符合标准，会导致电能损失，只有接近满载时，电机运行效率才能够提升，这是由于电机在轻载时，电流有功分量较小，其产生的功率较低，但是电机所规定的余量又较大，多台机械运行时无法实现满载，电机也无法实现满速、满电压运行，甚至会出现时空载运行。而采用变频器能够解决这一问题，提高系统功率因数，同时节省电能。

3变频技术对煤矿机电设备的节能改造研究

3．1对提升机电控制系统进行节能改造

当前，一些煤矿公司使用的旧式采矿提升机通过绕线式电动机转子来控制阻力。这种类型的提升机具有几个缺陷。首先，在使用过程中，该提升机具有相当大的电能消耗，提升机操作越慢，其转差功率就越大［3］。其次，提升控制系统非常复杂，故障率很高，因此不能保证它在煤矿开采中能安全工作。另外，旧式提升机控制系统的速度不能很好地调节，速度控制也不能连续进行，这些因素是限制煤矿高效发展的因素。使用变频技术对其进行能量改造以提高旧式提升机控制系统的节能效果，可以提高矿井开采操作的自动化水平和效率，同时减少采矿工作的运行时间，减少煤矿系统和提升机控制系统的能耗［4］。

3．2对井下局扇进行节能改造

大多数煤矿公司通常在地下风机上使用全速模式。这种操作模式无法根据现场的煤矿开采操作来调整设备的速度，并且没有节能降耗的效果。在这种情况下，有必要通过减少煤矿机电设备的消耗并利用局扇变频调速技术来进行节能变化［5］。在煤矿井下局扇的监管有几个目标，这些目标可以节省能源并降低能耗。这是因为该技术的变速控制器的风扇可以根据气体传感器实时检测道路上相应位置的气体浓度变化，并且还可以自动调节井下局扇速度以合理地调节送风量。它不仅保证了将煤矿机电设备应用于煤矿的安全性，而且还减少了机电采矿设备的电能消耗，从而延长了井下局扇设备的使用寿命，减少了煤矿机电设备的损耗投资［6］。将井下局扇的节能改造已转换为变频技术，机电设备的风扇全年不需要全负荷运行，因此可以有效利用煤矿中的机电设备，这对减少设备的能耗有促进作用。

3．3对井下电机车进行节能改造

在以前的煤矿井下作业中，传统的电力机车经常采用电阻调节的方式，这种方式不仅能耗大，稳定性差，而且经常引起机械事故，需要经常进行维护和保养。通过使用带有变频技术调节器的电动机车，可以将直流转换为交流电，并将直流转换为电压和频率［7］。通过控制这三者，可以大大提高电力机车的稳定性。同时，在电机车中使用变频技术可以提高牵引效率和机器效率，确保足够的动力并降低能耗。企业过去使用的传统井下机车通常采用调节电阻的方法，该方法消耗大量的电能并且浪费很多的电力［8］。传统的高压井下电机车采煤失败的频率很高，需要经常维护并且技术性能差。为改善这种情况，可以使用交流变频调速电动机，该变频器可以将直流驱动器转换为交流驱动器，即使用直流到交流电源的牵引技术，可以将直流电转换为三相交流电，因此达到了运行牵引电动机的目的［9］。利用技术转化率和直接转矩控制技术，可以有效地提高电机车的牵引力，其在使用过程中具有实用性强、动转矩大、节约能源、降低能耗等诸多优点。此外，当电机车在下坡路段处于通电状态时，可以控制运动并有节能的双重作用［10］。

3．4对风泵类煤矿辅助生产系统进行节能改造

在煤矿井中水泵和风扇是煤矿生产系统中最重要的设备也是主要能耗设备。这些设备不仅在长时间的高负载条件下容易失效，而且经常导致设备处于满负荷状态［11］。在调节水量和风量时，大都采用了调节风门开度和门开幅度的方法。这种修复方法不能理想地满足不同的采煤要求，必须使用变频技术对风泵煤矿的辅助系统进行能量交换，这是确保风扇和水泵控制系统安全运行的关键方式［12］。

3．5对煤矿皮带运输机进行节能改造

带式运输机将交流电作为电动机动力，将液力耦合器作为传动，通过工频拖动来运行工作，其作为煤矿运输主体设备之一，对煤矿的运输起着重要的作用。但是，带式运输机当前存在启动电流过大、传动效率低、机械冲击大等不足，在利用变频技术来改造煤矿皮带运输机后，能够解决其在重载和启停情况下出现的跑带、断带等安全问题，使带式运输机的工作效率得以提升，同时也能够增加煤矿的经济和社会效益。首先，利用变频技术能够使其带强降低，变频器开启时间可以调节，因此，在变频器应用驱动时，带式运输机启动的时间可以延长，能够使其带强降低，也能够降低设备投入成本。其次，变频器具备软启动能力，能够更好地驱动运输机，利用变频器可以将运输机和电机结合起来，缓缓启动电机并将运输机带动起来。这时，运输机张力较小，不会产生损坏，同时能够将皮带内存储的能量释放出来。同时，变频器应用在多电机驱动时主要利用主从控制法进行驱动，可以保证功率平衡。最后，降低检修工作量，利用变频器能够避免带式运输机启动时冲击机械，降低对运输机械的损坏。

4变频器节能技术发展前景

随着经济体系的完善，各种变频节能技术的应用越发广泛，其在煤矿机电设备中也得到了普及。为适应当前经济可持续发展的需求，我国政府制定了环保节能和绿色发展策略，为推动变频节能技术的发展和完善起到了积极作用。实践证明，变频节能技术具有环保性、节能性，该技术在不断优化的基础上可以满足我国节能技术需求，同时也能够为煤矿企业经济效益的增加起到促进作用，实现我国资源节约型和环境友好型社会的建设目标。

5结语

煤矿机电设备的开采是有效发展煤矿生产的关键因素，能耗运营一直是矿山日常运营的主要消耗成本。能源消耗运行的降低将有助于提高矿山的综合效益，这是我国可持续发展战略的关键要求。采矿施工的管理人员应考虑相关问题，并将变频技术有效地应用于煤矿生产的各个方面。通过变频改造来改变煤矿机电设备的现状。在提高设备运行的稳定性和效率的情况下，减少能耗，实现煤矿综合效益的同时，有效促进矿井的长期发展。

参考文献:

［1］郭卓．煤矿机电设备中的变频节能技术［J］．中国石油和化工标准与质量，2019，39(4):213－214．

［2］乔海林，王伟．煤矿机电设备中变频节能技术的应用［J］．电子技术与软件工程，2019，8(12):222－222．

［3］赵安伟．变频节能技术在煤矿机电设备中的应用分析［J］．山东工业技术，2019，38(19):89－89．

［4］吕耀民．变频节能技术在煤矿设备上的应用探讨［J］．陕西煤炭，2019，38(5):151－153．

［5］高靖．变频技术在现代煤矿机电工程中的应用研究［J］．技术与市场，2019，26(8):98－100．

［6］张小静．变频节能技术在煤矿机电设备中的应用分析［J］．中小企业管理与科技(上旬刊)，2019，28(7):138－140．

作者：张瑞昭 单位：国能神东煤炭集团有限责任公司石圪台煤矿