煤礦機電設備應用變頻節能技術探析

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摘要：煤礦企業的發展關系到國民經濟的發展。目前中國大量倡導節能減排，煤礦企業要提高運行效率，就要提高資源利用率，并促進安全生產，這就需要從煤礦企業的生產實際出發對機電設備進行技術性改造，以提高設備的科技含量，發揮其應用的功能。其中，變頻節能技術是普遍應用的，而且節能效果良好。本文針對我國煤礦機電設備中應用變頻節能技術進行探究。

關鍵詞：煤礦機電設備；變頻節能技術；應用

我國擁有豐富的煤炭資源。煤炭企業作為基礎能源單位，對推動國民經濟的發展起到了重要的作用。多年來的粗放型煤礦開采方式，使煤炭資源大量地被挖掘出來的同時，也造成了資源浪費，而且在煤炭生產中還存在安全問題，使煤炭生產成本高、能耗高、效率低。在煤炭生產中采用變頻節能技術，可以確保煤礦機電設備的各項性能良好，使其應用的功能都得以充分發揮，使煤炭生產不僅安全節能，而且對機械設備還能夠發揮作用調節作用。

一、煤礦機電設備變頻節能技術的運行原理

變頻節能技術應用于煤礦企業，為煤礦企業的節能降耗做出了貢獻。與交流電有所不同，變頻節能技術是通過變頻調節速度，將交流電流原有的恒定頻率轉變為可以動態可變的資源。首先，功率器經過技術更替之后，發展為IPM智能功率模塊，由此增大了變頻的功率。基于此，壓頻比的技術控制方式發生改變，包括矢量控制、轉矩控制都發生了改變。其次，隨著控制技術的創新，模糊自優化控制技術以及人工神經網絡控制技術應運而生，變頻技術集成化，使得數字信息處理的單一化向集成化發展，形成了專用的集成電路，在變頻技術的支持下，包括數字信號處理器、精簡指令集計算機等都得到綜合應用，不僅可以發揮調速功能，而且對程序參數、通信功能都具有辨識能力。

二、煤炭機電設備中變頻節能技術的應用

變頻節能技術從研發到應用經歷了較長的一段時間，實現了煤礦機電設備的技術改造，使得該設備的運行安全可靠、高效節能。目前煤炭企業的煤炭機電設備采用變頻節能技術主要體現在以下幾個方面。

（一）煤炭企業的采煤機對變頻節能技術的應有

煤炭企業的采煤機應用變頻節能技術，即為采煤機變頻調速系統。該系統在煤炭企業應用，已經適應煤炭企業的生產環境，從交流變頻電牽引“一拖二”控制發展為“一拖一”控制。我國的采煤技術中，交流變頸調速已經達到了先進的水平，特別是能量回饋型四象限運行變頻器，不僅變頻效率高，而且實現了恒定轉矩調速。煤炭企業的采煤機在電牽引的作用下，行走功率可以達到220kW，變頻器的電壓大約為380V，可以進行恒定功率調速。從變頻器的運轉情況來看，主變頻器和輔變頻器之間，以及轉矩平衡等都能夠保持穩定運行。如果工作面比較大，就可以對制動力矩進行調節，牽引速度保持恒定。機器不會產生滑車的現象。從應用情況來看，不僅設計結構簡單，而且能夠根據工作需要靈活控制，操作上非常方便，而且調節速度的過程中機器仍然會處于良好的運轉狀態。

（二）煤炭企業的提升機對變頻節能技術的應用

煤炭企業的煤礦生產中，提升機是需要高度重視的機電設備，直接關系到煤礦生產是否能夠順利展開，也關系到工作人員的健康安全。提升機運行中使用變頻節能技術，就是用交流四象限變頻器對提升機的運行速度進行調整。通常提升機所選用變頻調速系統時，還會配合安裝防爆設備，實現了變頻器的信息化控制，包括輸入接口、輸出接口等等，都應用信息技術進行遠程操作，可以降低工作人員的工作量，而且物料輸送效率更高。

（三）煤炭企業的皮帶輸送機對變頻節能技術的應用

變頻節能技術應用于皮帶輸送機所發揮的作用與提升機的工作原理基本一致，是在皮帶輸送機運行的過程中，將物料從井下向地面輸送，就必然會產生牽引作用。這種牽引是在摩擦力的帶動下完成的，張力產生變形，在支撐輥輪上帶動物體運動，將煤炭輸送到制定的地點。如果在啟動皮帶機的時候，采用液力耦合器，很容易導致皮帶過早老化或者發生斷裂，嚴重影響皮帶輸送機的運行效率。在電機啟動的時候采用變頻技能技術，隨著電流的波動不斷降低，機電內所產生的機械沖擊以及因此引發的熱量就會帶動皮帶機運轉，使其發揮傳送功能，由此功率平均以及功率同步的問題。

（四）煤炭企業的流體負荷設備對變頻節能技術的應用

煤炭企業的流體負荷設備對變頻節能技術的應用，主要是在應用變頻調速技術對風機的運轉速度和泵的運轉速度進行調節。變頻調速技術對風機運轉速度的調節力度是非常大的。由于煤礦工作環境比較特助，在變頻調速裝置的設計上也會考慮到煤炭環境的特殊需要進行技術改造，以降低風機的運轉速度。電機的輸出功率達到了前導器關閉時風量以及風壓的1/3。這種設計更符合礦井生產環境，平均每年可以節約大量的能源，電費也相應地降低。在煤礦要求的液用泵上安裝變頻調速裝置，可以提高液用泵的靈活度，能夠對工藝系統提高控制力度，保證產品質量。使用變頻調速裝置還可以對液用泵的運行速度有效調節，可以使液用泵空轉的時間縮短，不必要頻繁地啟動、停止，可以節約鍛煉的能源。設備的運行成本降低了，確保礦井安全生產。

結語

綜上所述，煤礦企業作為基礎能源單位，不僅能源消耗量大，而且企業的運行成本也比較高。采用了變頻調速技術之后，系統實現軟啟動，減少了對電網的沖擊，減輕了起動對風機葉片、電機的機械損傷；大幅度降低風機噪音和振動，改善職工工作環境；實現無人操作，降低了工人勞動強度，解決了能源，而且降低了能源消耗，達到了節能降耗的預期目標。隨著科學技術的不斷進步，煤礦機電設備中變頻節能技術將日趨完善。因此，必須積極推廣先進的交流變頻調速技術，用先進的設備武裝、改造煤礦等傳統產業，促進工業自動化的進一步發展。

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作者:李庚 單位:開灤集團公司設備管理中心