变频节能技术在矿山机电设备中的应用

变频节能技术在矿山机电设备中的应用

赵晋林

(山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司山西高平048400)

摘要：随着我国科技的发展，以及经济水平的快速提高，变频节能技术的发展越来越快。变频节能技术具有控制、调节等特点，在矿井生产中应用变频节能技术，可改善采矿环境，在运输、选择、提升、通风以及采矿等环节应用该技术均取得了显著的效果。文章简单阐述了变频节能这一技术的基本原理，并对该技术在矿山机电设备中的应用进行了探讨。希望通过本文研究能为相关从业人士带来一定的参考意见。

关键词：变频节能；矿山机电设备；应用

引言

中国是煤炭储藏和生产大国，煤炭在开采过程中一直都存在着高耗能、高污染和高设备损耗等问题。近年，随着中国科技水平不断发展，一大批科技产品被广泛运用到如航天、医疗、运输、环保等领域。借助于变频节能技术的发展成熟和推广应用，煤矿企业从缩减成本、节约能源和提升自身效益等方面出发开始在煤矿机电设备中应用变频技术，以提升设备的运转效率、节省电能和设备维护费用。

1变频节能技术概述

备当前频率的技术。在这个技术中，变频器负责控制设备的频率，变频器具有复杂的结构，有很多相关的组件，包括电源板、控制面板、电极等。因此，有效收集相关组件可以使电动机总是运行在节电状态。传统机电设备的频率是不能改变的，因此在操作过程中设备的速度是不能控制、改变的，这就使得机电设备处于恒定运行状态，不可以结合实际需要对速度进行调整，严重的影响设备使用时间，增加设备能耗。然而，应用变频节能技术可以促使机电设备更加灵活，能够结合实际生产需要调整设备运行状态，达到节能的目的[1]。

2变频节能技术工作原理

变频器在工作过程中，交流工频电源先通过一个整流器，此时频率、电压不可调节的交流电就会被转换成直流电，之后在运行指令的控制下，控制电路会对电源的频率和幅值进行控制，之后再通过逆变器将直流电转化为当前状态下电机所需的频率、电压可调的交流电来带动负载工作，具体可见图2。通常情况下，我们还需要给变频器安装一些辅助设备比如自动空气开关、噪声消除器等来保证输出电流的安全可靠性。大量实验数据表明，与工频相比，各种负载在变频状态下运行，其效率在不同程度上各有提升。

图2变频节能技术实现的基本原理

3变频节能技术在矿山机电设备中的具体应用

3.1在矿井提升机中的应用分析

提升机在矿井中的主要作用是对施工人员、施工材料进行安全的输送，在矿山生产中具有决定性的地位。一般传统的方法是先将金属电阻器连接到电机转子电路的内部，再利用接触器、鼓控制器将电阻器切断，进而达到调速的目的。不可避免地会产生一些问题，比如过度消耗电阻、散热不好等。因为电阻调速的速度范围太小，这就造成了精确度不够的现象。在进行分散、减速的工况下，应当具备相应的低频电源或者动力制动直流电源，这就非常容易导致设备损坏，并造成巨大的电能浪费。此时，矿井生产安全性的遭到质疑，这就会影响矿井生产以及经济效益。将变频节能这一技术应用于矿井提升机中，可以从根本上避免很多问题，达到无极平稳的减速、加速，提高系统性能，加强保护，其优势有：第一，制动、速度是用过电气进行控制的，降低了冲击与机械磨损，增加设备使用时间；第二，回馈制动，如果提升机是在负力状态下，那么电机会将产生的再生能量直接反馈给电网，这样不仅节省了电能，增加制动力矩，提高绞车安全；第三，对精确度的控制较高，并且其可扩展性能非常好，通过修改内部程序能够对系统的功能参数进行相应的调节，这样就不用更改硬件接线，便可以实施柔性控制[2]

3.2在风机系统中的应用

作为煤矿开采及生产作业过程中的主要设备，风机的运行质量及状况往往对作业质量产生较大的影响。基于此，技术人员需借助变频节能技术开展风机系统的构建及完善工作。一般而言，传统的风机变更模式在运行过程中普遍存在操作复杂、工作量大的问题，进而导致煤矿开采工作的难度及成本进一步提升。基于此，技术人员需借助变频节能技术的合理化运用，由此确保风机在运行过程中能实现对于不同通风要求的满足，并进一步增强风机的变频节能效果，实现对于风机性能曲线的优化调整，确保其能在较高运行效率水平的基础之上开展作业。

3.3在皮带输送机中的应用

变频技术在皮带机运行作业中的实际运用，往往依据提升机的具体运行内容展开操作。在实际的煤矿开采作业过程中，皮带机能将煤炭安全运输到地面上，充分发挥摩擦力牵引作用。一般而言，该设备在运行过程中能借助张力变形与摩擦力实现物体在支撑辊轮上的可持续运动，并带动煤炭运送工作的顺利完成。在传统的皮带机运输过程中，技术人员主要借助液力耦合器促进皮带机的软启动。但该操作措施在推行中往往会导致设备出现不同程度的皮带断裂、老化问题。基于此，技术人员在实际操作过程中需加强对于变频技能技术的合理化运用，从而由此降低电机启动时的电流波动，并由此促进机电内的机械冲击与发热问题的解决，从而促进皮带机的传送功能获得最大的发挥，解决功率平均和同步问题[3-4]。

3.4在流体负荷设备中的应用

技术人员将变频节能技术运用在煤矿设备中，以此为基础实现流体负荷设备的完善。在这一过程中，技术人员主要将技术运用在风机与泵中，从而实现系统运行的变频调速。相关调查研究显示，变频技术在流体负荷设备的风机中运用较为广泛，而技术人员也针对煤矿特殊环境设计出专门性的变频调速装置。一般而言，经过改造的风机在运行过程中，能实现设备转速的优化调整，并在保障效率的同时实现了转速的降低。这一变化的出现往往能实现电机实际输出风量及风压的节约，节约的能量约1/3。

3.5变频控制技术在电控绞车系统中的应用

在电控或者保护系统中，使用变频控制技术一般需要把电压波动维持在－15%~＋10%范围内，把频率波动维持在±2.5%范围内，输出功率、频率以及输入电压分别为200kW、50Hz、660V，同时具备连续、可调节的特点。在电控绞车系统中使用变频控制技术，可促进系统过载能力的提高，将额定负载控制在－120%~＋120%范围内，可以更好的满足运行条件，对元件过热、欠压等起到良好的保护作用；促进自动转矩低频运转能力的提高，达到额定转矩的目的。

结束语

我国拥有大量的煤矿资源，人们对于煤炭资源的需求量也很大，随着人们对环境问题、安全问题的重视，在进行煤炭资源开采时，需要注意的地方也越来越多。变频技术就是节能环保的一个重要研究方向。虽然目前变频节能技术在煤矿开采过程中发挥了重要的作用，但是其功效并未完全发挥出来。根据目前的实践经验，变频节能技术已经展现出了节能、减排方面的功效。我国的煤炭生产企业应该加强对变频技术的研究，增加其带来的环境效益和经济效益。

参考文献:

[1]邱吕宝.变频控制技术在煤矿机电设备中的应用[J].内蒙古煤炭经济,2018(07):5-6.

[2]李平生.变频控制技术在矿山机电设备中的应用[J].内蒙古煤炭经济,2017(23):38+43.

[3]徐延海.浅谈矿山机电设备变频控制技术[J].黑龙江科技信息,2013(11):75.

[4]雷振廷.变频节能技术在我国煤矿机电设备中的应用[J].科技资讯,2008(34):101.

[5]罗书豪,李小川.我国煤矿机电设备变频节能技术的应用现状[J].中国高新技术企业,2008(17):89-90.

[6]李素慧,赵文涛.变频节能技术在我国煤矿机电设备中的应用[J].科技创新与应用,2014(20):285.