矿山机电设备变频节能技术作用分析

矿山机电设备变频节能技术作用分析

朱俊

中煤第三建设（集团）有限责任公司机电处   安徽省宿州市   234000  

摘要：在煤矿机电设备中，矿井提升机极为重要，将煤炭、设备、人员等运到指定位置，所以该设备的运行安全性和效率是人们关注的重点。我国在20世纪80年代投入使用的矿井提升设备中，在防护性、故障率、可维护性方面都有一定劣势，必须改进，将变频控制器与PLC技术应用，保证设备安全、稳定运行。

关键词：变频器；PLC；提升机

中图分类号：TD823文献标识码：A

引言

传统方式中，电机为单速电机或者双速电机，采用电磁启动器供电，在刮板机启动后，电机一直保持在工频下工作，电机的转速和转矩只能依靠电机自身的特性曲线自适应调节，无法自主调节电机转速，造成刮板机负载很小时或者刮板机空载时，电机的空载电流为额定电流的 20%～40%，仍然维持设备在额定转速下运行，必然造成设备的磨损及能源的浪费。如果实现综采工作面三机智能协调控制，保证所有采煤设备正常运行。

1 变频节能技术概述

煤矿企业在日常采矿作业中使用了许多机电设备，包括采煤机、提升机、输送机等。这类设备在实际工作中会在额定电压状态下运行，在一些高负荷条件下可以过渡到超压运行状态。由于煤矿行业的特点，一些机械设备长期处于开放状态。由于设备调度和工作计划要求等因素，一些设备可能会出现过载和备用情况。因此，在此期间，机械和电气设备处于高能耗状态。如果机电设备长期处于高负荷状态，会对设备造成安全隐患，导致运行维护成本增加。通过将变频技术与煤矿机电设备相结合，可以根据工况调整供电频率，实现对设备实际运行速度的控制。同时，在变频技术的帮助下，可以将电源转换为50赫兹的交流电源转换为直流电源[1]。将直流电源引入逆变器后，可以输出机电设备所需的工作电压。此外，通过相应的传感器和计算单元，可以收集设备的运行参数，并产生控制信号来调节逆变器的输出功率。

2 变频节能技术在煤矿机电设备中的应用功效

在应用煤矿机电设备的过程中，应用变频节能技术不仅可以提高设备的灵活性和可控性，还可以让工作人员结合工作需求不断调整煤矿机电设备的相关参数，最大程度地避免设备功效浪费。当工作现场需求超出煤矿机电设备能力范围时，会积极引进先进设备，导致设备成本不断上升。在这种情况下，应用变频节能技术，使相同的煤矿机电设备满足不同的工作要求，则无需采购新设备，可以降低设备成本，为煤矿带来更多经济效益。变频节能技术可以将交流电转化为直流电，不断提高煤矿机电设备的可变性。在变频节能技术的帮助下，煤矿机电设备自行形成集成化电路，不受数字信息处理功能的限制。另外，煤矿机电设备可以运用相同的电路原理，改善其他技术的使用性能，不断提高设备质量和效能。未采取变频节能技术时，煤矿机电设备能耗很高。应用变频节能技术后，有利于加大对周边环境的保护力度，提高煤矿机电设备的环保性，在提高煤矿机电设备运行效率的同时降低设备损耗程度。

3 矿山机电设备变频节能技术作用

3.1 变频技术在空气压缩机中的应用

通常，煤炭资源分布在矿山或地下深处的复杂结构层中，这是导致煤炭开采作业难度和复杂性的主要原因。大多数煤矿作业都会产生天然气，这加剧了煤矿开采的危险，需要更多的关注。假设工作面存在气体浓度高的问题，可能会导致采矿人员呼吸中毒、气体爆炸等问题，对煤矿的发展和施工人员的安全产生负面影响。为了应对这一问题，现代煤矿生产利用空气压缩机在井下发生灾害时为被困人员提供新鲜空气流，避免气体浓度超过阈值。此外，空气压缩机具有辅助供气的价值，这意味着该设备可以在需要时为矿井中的气动水泵、气动锚杆钻机等提供能量。将变频技术集成到空气压缩机组中，对机组整体结构进行调整和监控，以满足技术人员对系统远程监控的需要。特别是在采煤过程中，合理应用变频技术可以降低空气压缩机的更换频率，降低空气压缩机损坏的概率。在发生损坏的情况下，使用变频技术修复空气压缩机的难度降低了。变频技术的运用对传统的空气压缩机卸载与加载供气控制模式进行优化与完善，利用电力用气量调整转速，确保空气压缩机运行效率正常。

3.2 在提升机中的应用

电梯的使用在煤矿生产过程中非常频繁，也是煤矿生产过程不可或缺的一部分。因此，调整电梯设备具有重要意义。因为在起重机的操作过程中，它并不总是处于满载状态。例如，当将地下开采的煤矿资源运输到井中时，提升机通常处于满载状态。如果启闭机需要再次进入矿井并为后续资源升级做准备，启闭机将不会装载任何东西。当启闭机的能耗和满载保持不变时，就会浪费能量。为了解决上述问题，有必要重视变频节能技术的应用。在具体应用中，可选择高压变频调速自动控制系统和PLC控制系统[2]。首先，在设计启闭机电控系统时，高压变频调速自动控制采用模块串联多脉冲信号动能反馈式四象限高压变频自动控制。同时，高压主电源电路与低压控制电路之间的通信采用光纤传输激光焊接，以确保可靠的电气保护特性，提高系统抗干扰能力；其次，启闭机电气设备的自动控制系统可以通过PLC进行控制，实现位置操纵、速率操纵等，符合电磁兼容性测试的技术标准，进而在降低提升机能耗和运输成本的基础上，远程控制设备。

3.3 采煤机技术应用

采煤机在采煤过程中起着至关重要的作用，可以不断提高工作效率。但调查结果表明，采煤机内部结构较为复杂，整体性能有待提高。在采煤过程中，如果采煤机存在安全隐患，不仅不能保证采煤质量，还会对后续的采煤工作产生一系列影响，给煤矿带来巨大的经济损失。因此，煤矿需要加强采煤设备的重要性，优化其性能。采煤机缺乏定期维护，导致运行中出现故障，无法及时修复，大大降低了工作效率。变频节能技术可以优化采煤机变频调速系统的功能。变频节能技术水平不断提高，变频设备在煤矿行业的应用频率不断提高。煤矿需要加强对采煤机技术应用的重视，积极改造采煤机，充分发挥四象限变频器的作用，不断提高采煤机的工作效率，降低采煤机的能耗，延长采煤机的使用寿命。

3.4 变频技术在皮带设备中的应用

首先，变频技术的优点和性能。变频技术在煤矿机电工程中的应用优势主要体现在以下几个方面：第一，可以实现电网无功补偿，有效降低电网有功功率损耗，降低电网功率损耗。第二，它可以有效地降低电机的启动电流和冲击电流。第三，可以实现电机输出功率的动态调节，有效降低电机输出功率对电网输出功率的影响。其次，皮带传动系统。皮带传动系统是煤矿机电工程中应用最广泛的设备，主要由电机、减速器和滚筒组成。煤矿机电工程中通常采用两种主要的皮带传动方式：一种是采用功率因数补偿装置的软启动方式，另一种是利用变频器的变频调速方式。目前，煤矿机电工程大多采用软启动方式，存在启动电流大、冲击大、电机容易损坏等问题。变频调速技术不仅可以有效降低对电网的影响，还可以实现对电机输出功率和转速的动态调节。

结束语

综上所述，将变频节能技术应用于煤矿机电设备中，从某种程度上来说体现了技术的进步发展，其既能够丰富电机供电形式，也可以实际用电负荷为基础优化、调整机电设备的能耗方式，从而有效降低电耗，有力地推动煤企的可持续发展。所以，一定要加强推广、应用相关技术，确保我国煤矿事业发展的稳定性、和谐性。

参考文献

[1] 李跃.变频节能技术在煤矿机电设备中的应用探究[J].煤炭工程,2019,51(S2):168-170.

[2] 史红瑞．变频节能技术在煤矿机电设备中的应用［J］．能源与节能，2018(05):76－77．