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 昊

山东黄金矿业莱州有限公司三山岛金矿 , 山东省莱州市 261400

摘要：现阶段，一部分矿山开采技术还较为传统和落后，生产耗能较大，生产效率较低。变频节能技术的发展和应用可以有效地降低能耗，因此，在各个行业得到了广泛的认可。近年来，有越来越多的企业开始应用这项技术，变频节能技术在国内尚属空白阶段，可上升空间比较大，具有很大的推广应用价值。本文重点介绍了该技术在采矿行业中的应用。可以提高采矿的生产效率，实现节能性和安全性，明显降低了采矿的生产成本。基于此，本篇文章对变频节能技术在矿山机电设备中的应用，以供相关从业人员参考。

关键词：矿山；机电设备；变频节能技术

引言

如今，迅速发展的重工业形成了大量的环境及能源问题。在确保社会经济发展的过程中，人们提出了新能源和资源应用率提升等概念，也应用了一系列新方法和新技术。在开采矿山中，变频节能技术即是其中之一。将变频装置增加于采矿装置中，一是可以使应用的电力能源减少，以减小生产费用；二是可以结合设备的实际应用现状，调整其性能为最理想的状态，以减小设备能耗，实现矿山开采环境的优化。

1矿山开采的过程中的变频技术

改变电流频率即是变频，应用变频技术过程中，需要对变频器进行有效的应用。电源板、主板以及电机电容是变频器的主要部分。应用变频技术的基础是半导体设备，对半导体设备进行应用，即是应用其他电能控制的设备转化为相应的电源，交流电被替换为直流电。一般情况下，应用变频技术主要是以下的流程。应用整流器，转变交流电为直流电，随后调整直流电的频率，即可对交流电有效控制，最终输出电动机。同时在对变频技术应用的过程中，需要经过不同控制电路的作用，如整流器、逆变器等，对逆变器应用能够促进交流电的转变，而应用整流器则可以有效调整控制交流电，从而保证电流频率的有效转变。

2变频节能技术的基本原理及应用原则

2.1基本原理

对于运行中的变频器，交流工频电源首先经由一个整流器，这时候不可调节电压与频率的交流点向直流电转换，然后基于工作指令的控制，控制电路会控制电源的幅值与频率，然后结合逆变器转化直流电为当时状态之下电动机要求的可调节的电压和频率的交流电，以实现负载工作。一般来讲，应将一部分辅助设备安装在变频器中，以确保更加稳定和安全地输出电流。很多试验数据证实，相比较于工频，变频状态下运行的一系列负载可以大大提升工作效率。

2.2应用原则

在矿山机电工程运行过程中，如果设备能够正常运行，便不需要进行相应的设计工作，也能够保障设备的正常运行。但另一方面，为了降低整体设备的电力消耗，对生产动力有效保证，需要应用变频技术。计算机控制技术、电力电子技术以及电机传动技术是变频技术的主要组成部分，应用变频技术有利于促进机械设备一体化发展。在矿山机电工程中应用变频技术即是借助相关的半导体元件，对工频信号有效转化，促进交流电转化为直流电，促进设备调速相关目标的实现。电流频率、电机转速与变频技术之间有正向增长的关系，通过对变频技术的使用，能够在一定程度上优化对电流频率的有效控制，增强矿山企业发展动力。

3变频节能技术的应用

3.1在提升机中的应用

在矿井的实际生产过程中，提升机的主要功能为材料以及人员的运输，在整个矿井的运输过程中占据极为重要的地位。在过去，提升的方式一般将电阻器接到转子电路中，随后通过控制器、接触器等将电阻器截流，进而达到调速的目的。这些过程中经常会出现一些不可避免的事故，如电阻消耗过度、散热达不到要求等。而电阻的调速范围相对也较低，最终导致设备整体操作精度较低。在提升机减速的情况下，应当保证系统中具有低频电源或直流电源，而这种电源切换很容易使设备损坏，同时浪费能量，导致矿井的安全系数显著降低，严重制约了矿井的经济发展。

3.2在电机中的应用

电流与水流在能量消耗方面具有一定的相似性，人们在研究如何节约电能的时候可以参考水流的相关原理。根据流体力学的公式：功率=流量*压力可以明显的看出，功率的大小与流量呈现正比例关系；流量的大小由转速决定，流量与转速也呈现正比例关系；而压力的大小由于转速的平方呈现正比例关系。所以，功率的大小与转速的三次方呈现正比例关系。电流也是一样，想要有效减少电机的能源损耗，就要从电机的转速方面入手，将电机的转速降下来，电机功率就会出现三次方的节能效果。电机变频控制技术的实践应用，可以在用户需求降低的前提下，通过变频调节功能降低电机的转速，从而实现电机控制节能的目的。例如变频空调、冰箱等，用户对风量和冷藏的需求出现降低时，可以通过变频调节来降低其实际共工作功率，减少电量的消耗。

3.3在风机风量的调节方式中的应用

矿山企业在进行矿山开采的过程中，为了保证矿井下环境的安全性，必须要根据矿井下环境的变化对主通风机进行实时地调整，也就是说，矿井下的风量需求以及具体的通风情况都是动态变化的。以往矿井下工作人员对风量进行调节时，首先需要使主通风机处于停机状态，然后再改变叶片的安装角度，这样虽然可以实现对风量的调节，但是会造成能源的浪费，而且还会降低主通风机的运行效率。利用变频节能技术对主通风机转速进行调节时，并不需要关闭主通风机，而是在各项设备都正常运转的情况下进行调节的，这样风机风量的大小就可以通过变频节能技术实现自动地调节。当然，在利用变频节能技术时，还需要选择与主通风机运行相匹配的变频器，这时一定要充分考虑到主通风机电机的额定电流与额定电压，变频器的额定电流与电压要与主通风机电机相符合，当然，变频的频率不能过低，否则电动机的运行就会出现异常，这样变频节能技术就不能发挥出其原本的作用。如果选择的变频器功率较大，那么可以在其线路中接入电抗器，这样就可以抑制电网电压出现波动，从而确保变频器安全稳定的发挥作用，实现风机风量的高效调节。

3.4在电控绞车中的应用

在电控绞车的控制系统中，变频技术的电压波动范围一般在－15%～+10%之间，其电压的波动变化值应当在2．5%左右，同时提输出相关的工作参数为660V、200kW、50Hz。整体的工作周期应当具有可调节且连续的特征，在绞车的控制过程中使用变频技术能够使整体的承载能力显著增加、负载范围增大，从而有效满足实际生产需求。同时，变频技术的使用避免了设备出现压力不足以及散热不充分的情况，促进了其扭距力的提升，最终有效提高生产效率。

3.5在空气压缩机上的应用

采矿中会使用一部分风动机电设备，空气压缩机便是为风动机电设备提供动力，可见空气压缩机在矿山生产中有着不可替代的作用，空气压缩机的性能直接决定了风动设备的性能。空气压缩机的常规控制方式为两点模式，当空气压缩机的气缸压力接近设定压力时，空气压缩机的气阀便会关闭，此时不产生压缩空气，对应电动机工况为空载状态。当气缸压力低于设定压力时，情况则刚好相反。此种控制模式存在一定的问题，进气量和产气量很难控制，进而导致其出现频繁的加载、卸载问题，存在着损坏电网的风险。在空气压缩机中应用变频技术，便可以控制空气压缩机的转速，控制进气量和出气量，解决频繁出现的加载、卸载问题，提高压缩机的使用性能，延长使用寿命。

结束语

综上所述，变频节能技术可以明显地降低能源的消耗，提高设备的运行速度，保护机器设备的正常使用，提升矿山的经济效益，降低生产成本，节约人工成本、保护环境等。伴随着社会的迅速发展，我国的各项技术正处于一个高速发展的时期，随着对它的研究越来越深入，研发部门投入了更多的资金，派出高端人才到国外深造，以及我国各级政府的大力配合，我国的各项科学技术一定会取得高质量的发展。

参考文献

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作者简介：赵 昊（1995.11），男，山东省莱州人，本科，信息化技术员，研究方向：信息化、电气自动化。