煤矿机电设备中变频节能技术的应用分析杨毅

煤矿机电设备中变频节能技术的应用分析杨毅

杨毅

陕西黄陵二号煤矿有限公司727307

摘要：目前，我国对于煤炭的需求量逐渐增加，在煤矿机电设备中使用变频节能技术，可以大大提高生产效率。变频节能技术的使用，有效降低了煤矿机电设备的能源消耗量，在提高机电设备运转效率的同时，增强了设备运转稳定性，延长了使用寿命，同时也降低了机电设备的维修成本。本文就煤矿机电设备中变频节能技术的应用展开探讨。

关键词：煤矿；机电设备；变频节能技术

引言

变频节能技术需要依赖于相关的变频器，该种装置可以通过调速来达到节约目的，另外其还有很多优势，相关人员在研究该技术时，可以对其进行深度挖掘。在将技术与设备结合时，相关人员还应从实际出发，根据耗电量，筛选出重点应用设备，即消耗电能最多的设备，在电能节约中，相关人员还要减少能源的浪费量。

1变频节能技术的定义

变频节能技术指的是通过利用电力半导体器件的通断工作将工频电源电流变换成另一工作频率，即通过改变供给电动机的供电频率，来改变电机的转速，从而改变负载的转速的，进而达到降低能量消耗的目的。在变频节能技术中，变频器是其核心设备，主要组成部分有整流器（将交流电变换成直流电）、直流中间电路（对整流电路的输出进行平滑滤波）、逆变器（将直流电再逆变成交流电）、控制电路（完成对主电路的控制）等。在电动机上安装变频器，在满足输出要求后，能有效降低电能消耗，实现节能减排的目的。当电动机未安装变频器时，其电流频率无法改变，任意工作状态下都会以额定功率运转，这样就很难满足不同工作状态下的能量要求，同时也造成了能量极大的浪费。

2不同类型变频器在煤矿机电设备中的应用

（1）常规式变频器的应用。由于常规式变频器具有降低机电设备能源损耗量、提高设备自动化灵敏度与自智能化、远程操作系统的可靠性和便利性，因此在煤矿自动化机电设备中应用广泛。目前，常规式变频器正在向模块化、多功能化转变，模块化、多功能化变频器的优点是功能广泛且丰富、工作性能稳定、安全度高、使用便捷、反应迅速。（2）交流四象限变频器的应用。煤矿掘进、运输的过程中，时常在坡度较大的工作面工作，因此需要频繁开关设备、调整电机转速，尤其是提升机、传送带等。四象限变频器的工作原理是利用变频器对整流电路进行全波整流桥变，控整流桥的一系列操作。当电机处于供电提供动力的工作状态时，四象限变频器与二象限变频器工作状态并无两样;但当电机处于发电状态时，四象限变频器中的逆电路会充当整流电路进行工作，而原本的整流电路转化成逆电路进行工作，两种电流的转化成功实现了电流向逆方向的流动，也就是“充电”状态，向电网反馈电力，极大程度地提高了煤矿机电设备的节能效率。

3变频节能技术在煤矿机电设备中的应用

3.1变频技术在压风机中的应用

在煤矿空气压缩机上应用变频技术也取得了很好的工作效果，通常来说在煤矿风动电机的应用和井下压风管路的空气中，空气压缩机是主要的动力来源，通过交流电机的带动电动机能够持续处在工作状态，空气压缩机的主要工作状态就是通过上下两点进行有效的控制，由于压风机的容量是根据风动设备和压风管路的最大用气量并留有一定余量设计的，而在实际使用中，随着产量和生产情况的变化，风动设备和工具的数量和每台设备使用的时间也不同，井下压风管路中的空气使用量所有变化，所以它们的耗气量也是经常变化，并且总是低于压风机的容量。也就是说交流电机持续处在工频运行的环境下：一旦空压机气缸压力达到预设压力值就会自动关闭空压机气阀，这时候就不再有压缩气体的产生，电动机处在空载状态，电动机的空载状态就会造成压力的不断下降，压力下降到一定程度时候接近预设值时候，空压机气阀会自动打开，从而继续产生压缩空气，这时候电动机重新运行处于负载状态，由于在煤矿的具体生产过程中，实际用气量和产气量很难达到平衡，这就会使空压机频繁的空载和负载，这种频繁的变化对于电网以及电动机来说都会产生严重的影响，这就对变频技术提出来新的要求，变频技术具有很多方面的优势，其中就包括控制精度较高、容易上手、维护简单等，变频技术的应用能够在负载变化过程中不用进行改动，针对具体的井下工程来说要对转速进行科学的调整，变频器驱动方式，从根本上改变了传统的空气压缩机加载与卸载供气控制方式，通过调整电机用气量的大小来实现转速自动调控，以确保供气压力自身的恒定性，使压缩机的启停次数减少。因此，如果对压风机采取节能降耗措施，会产生很大的经济效益。

3.2变频节能技术在皮带输送机中的应用

皮带机的工作原理是皮带机通过驱动滚筒，靠摩擦力牵引皮带运动，皮带通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑托辊上运动。如图一。其传动方式为液力偶合器配合行星减速机使用，启动电流大，启动时对机械部分磨损严重甚至损坏，且皮带加载时间短，容易引起皮带张力变化，影响皮带寿命。随着长距离、大运量、高速带式输送机的使用，使输送机存在的冲击载荷大、驱动电机出力不均而导致电机过载等问题更加尖锐地暴露出来。变频节能技术将电机和皮带机软启动合二为一，通过电机的慢速启动带动皮带机慢速启动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放，使皮带机在启动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害。还能在电机启动的时候降低电流波动，减少机电设备中机械热能的散发。对皮带机进行变频驱动时，采用主从控制，根据负载变化情况自动调整输出频率和输出力矩，能够实现对2台以上电机的同轴同步软启动，软停止。在运行过程中能够自动地实现转差调节和功率平衡调节，实现功率平衡。采用变频驱动，电机和减速机之间是直接硬联接，中间减少了液力偶合器，总传递效率可提高5%～10%。变频调速范围广，改变了以前电机工频恒速运行的模式，在很大程度上节约了电能消耗。同时系统的功率因数在整个过程中达0.9以上，大大节省了无功功率。

图一皮带输送机

3.3变频节能技术在在水泵中的应用

变频调速器在泵所上具有较高的应用价值，在变频调速装置的作用下，能有效降低给水过程的机械冲击，加强调节系统的控制灵活性，从而提高产品质量。同时，将变频调速技术与抽水泵结合起来，能对系统进行适当的加减速、起停等操作的控制，确保井下液位保持在稳定状态，避免由于抽水泵频繁起停造成的能源消耗，并能最大程度降低机械设备损耗，促使煤矿生产高效运行。在生产煤炭的过程中，水流量是依据实际情况进行的，一般情况下，会在变工况的时候运行，利用机械对阀门的实际开度合理调节，达到水泵运行的目的。经过长时间的运行，会不断降低水泵运行效率，缩短设备使用期限。在水泵设备中合理应用变频技术，主要就是利用变频器和PLC控制器，在设备中安置PLC控制器，可以在一定程度上提高变频器的智能化和灵活性，确保可以高效、安全的生产运行。变频器可以灵活控制水泵的启停，可以降低因为频繁起停和空转过程中的能量消耗，确保在恒定井下液位的时候，还可以最大限度降低设备损耗。

结语

变频节能技术在煤矿机电设备中的广泛应用，降低了企业成本支出。变频节能技术的应用不仅赋予了设备良好的节能效果，更为设备增加了调节功能，促进了煤矿机电设备的进一步发展。

参考文献

［1］张雪锋．变频自动张紧装置在煤矿皮带机改造中的应用［J］．机械管理开发，2017.

［2］田传明．煤矿机电设备中变频节能技术的应用分析［J］．科技风，2018.