变频技术在煤矿节能中的应用探讨

变频技术在煤矿节能中的应用探讨

梁娜

新疆煤炭设计研究院有限责任公司 新疆乌鲁木齐 830091

摘要：随着我国工业发展取得了明显的进步，也带来了变频技术的革新。近年来，煤矿行业不断发展节能技术，变频技术的应用获得越来越广泛。尤其是在煤矿通风设备、运输设备和水泵的控制等领域，变频技术都发挥了很大作用，不仅节约了电能，提高了设备效率，同时，使设备启动平稳，减少启动时大电流对设备造成的冲击，延长了设备使用寿命，并且极大地提升煤矿设备安全，因此，变频技术在煤矿中使用范围广越来越广泛。

关键词：变频技术；煤矿节能；应用

引言

在煤矿开采过程中，很多机械的运转都离不开电动机的配合。在过去几十年的运行中，电动机均为定频式电动机。定频式电动机很难根据实际生产情况进行适当的调整，能源浪费的情况较为严重。变频技术的提出，让电动机具有了先进的调速方式，也具备了显著的节能效果。因此，变频技术与采矿设备的融合也受到了煤矿企业的关注。

1变频技术的优点

1.1适应性较强

变频调速技术的适用范围非常广，可以在不同的电网下进行工作，这是与定频技术最大的区别。因为变频调速技术能够促进设备的软启动，因此，在设备启动的过程中，不会像原来定频启动技术那样靠消耗能量来降低启动电流，设备受到电流的冲击和影响较大。除了对设备造成的影响外，变频技术的使用也能减少对电网的电涌冲击。在这种情况下，电动机的转矩不断加大，其运转状态也就摆脱了以前不稳定的状态，延长了设备的寿命。

1.2保护功能完善

变频技术与定频技术一样，也需要多种保护功能才能实现变频技术的推广。例如，在煤矿行业中，过载保护主要是为了防止主电源线过载的情况，如果没有过载保护，那么，主电源线就有可能会产生热损坏。除此之外，热压失速保护和自动转矩补偿保护这些功能都让变频调速技术显得更加完善，这些保护功能让生产更加安全，为变频调速技术的推广提供了条件，也扩大了这项技术的使用范围，因此，变频调速技术的发展正是因为有这些保护功能的完善而显出更多的优势。

1.3调速范围更大

变频调速技术在调速范围上比较大，但是，其调速精度却没有受到影响，因此，采用变频技术后的煤矿设备能够顺利完成无极调速。这对于煤矿行业的设备而言，调节的效率会大大提升。尤其近年来科技发展较快，信息可视化技术相对发展较好，在与信息可视化技术相配合的前提下，远程控制是变频调速设备的另一个优势，不仅能够实现远程控制，增强设备使用的安全度，还能减少人力成本，许多功能都可以通过计算机来完成，因此，能大大降低生产成本。这意味着在未来的煤矿开采过程中，智能化将会成为趋势，矿山开采模式也会随着这种变频调速技术而不断发生改变，促进煤矿节能技术的发展，让煤矿开采更加智能，随着技术的不断更新，这种智能型也会不断提高。

2变频技术在煤矿节能中的应用

2.1变频调速技术在风机上的应用

随着矿井开采深度的增加，巷道也不断延长。虽然风量随着开采深度的增加没有明显的变化，但是对风压的要求却是不断增加的。这就需要提高风机的功率来保障矿井的通风需求。一般情况下，实际的用风量远远低于其额定流量。所以，在生产过程中就需要通过安装风门限流器等方法增加阻力，或者采用放风的方式减少流入矿井中的风量。自耦降压启动柜是传统的风机控制设备。该设备存在供电网络波动较大、电能浪费严重、调节精度差等问题。为了解决这些问题，人们开始尝试用变频调速器对风机进行控制。变频调速器采用正弦波对电动机的启动、加速、减速进行控制。相比传统自耦降压启动柜，变调速器减少了放风的步骤，并提高了调节精度。另外，电动机功率会随风机转速的降低而降低。当风量下降20%时，转速也会下降20%，轴功率则能下降50%左右。如果风量下降50%，轴功率能下降到额定值的15%左右。可见，变频调速技术在风机上的应用，能够有效节约电能。

2.2变频调速技术在空压机上的应用

空压机电机功率一般较大，启动方式多采用空载（卸载）星—三角启动，加载和卸载方式都为瞬时。这使得空压机在启动时会有较大的启动电流，加载和卸载时对设备机械冲击较大；不光引起电源电压波动，也会使压缩气源产生较大的波动；同时这种运行方式还会加速设备的磨损，降低设备的使用年限。由于一般空气压缩机的拖动电机本身不能调速，因此就不能直接使用压力或流量的变动来实现降速调节输出功率的匹配，电机不允许频繁启动，导致在用气量少的时候电机仍然要空载运行，电能浪费巨大。对空压机进行变频改造，能够使电机实现软起软停，减小启动冲击，延长设备使用年限；同时由于电机运行频率可变，实现了空压机根据用气量的大小自动调节电机转速，减少了电机频繁的加载和卸载，从而较大幅度减小电动机的运行功率，使得供气系统气压维持恒定，可以实现节能的目的。

3变频技术在煤矿行业的节能效果分析

虽然现在新能源不断涌现，但是煤炭依然是我国的基础能源，而且需求依然旺盛，因为工业建设需要煤矿提供更多的电力等能源。发展和提升煤炭行业也势必会促进我国生产总值不断提升。但是，煤炭在开采过程中，能源消耗量较大，多数还处于过去的粗放型管理，与我国可持续发展的战略定位相背离。变频技术在煤炭行业的使用，不仅能够为煤矿的开采节省更多的电能，同时对高耗能的煤矿企业进行一定的调整，尤其变频调速设备在工业生产的过程中，达到节电的作用，能够减少企业的生产能耗，降低企业的生产成本。除了前文中所说的，转速的调节能够提升机器运转效率，增加机器运转寿命，更重要的是，变频调节技术的应用，让许多设备的运转噪声得以减少，让企业的工作环境质量不断提升。在设备的启动过程中，会让设备受到冲击；但是变频技术的应用能够让煤矿企业中的设备实现软启动。促进企业的量化生产和自动化水平。从这一角度来看，煤炭行业如果想实现长远发展，需要不断提升其行业竞争力，提高其可持续发展水平，在保证企业经济效益的同时，降低能耗又保证环境效益，因此，在煤矿生产中推广变频技术的引用意义特别重大。

结语

综上所述，变频调速技术在风机、空压机、运输设备以及相关工业设备上的运用，有效地降低了煤矿的能源消耗。变频调速技术的应用一方面在满足生产工艺要求的前提下提高了设备效率，另一方面也降低了设备维护所需的费用。

参考文献

[1]张全.关于煤矿机电设备中变频节能技术的思考[J].矿业装备，2019(05):40-41.

[2]肖玉龙.带式输送机改造中变频技术的实践应用研究[J].山东煤炭科技,2019(09):126-127+130.

[3]王强.煤矿机电设备节能改造中变频技术的应用[J].机械研究与应用，2020，31(04):186-187+190.

[4]郑志平.变频节能技术在煤矿井下机电设备中的应用[J].中国新技术新产品，2020(16):15-16.

[5]林健.试析矿山机电设备中变频控制技术的应用探究[J].山东工业技术，2019(18):72.