煤矿机电变频技术与节能效果探究

煤矿机电变频技术与节能效果探究

崔延坤

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摘要：我国的煤炭资源丰富，对于社会发展意义重大。现阶段，随着人们对煤炭资源的需求量日趋增长，机械化生产有效提升了煤炭开采的效率和安全性。当前，煤矿企业通过引入机电设备来提高开采效率，长时间的高负荷开采往往会造成矿区机电设备的运行能耗增加，严重影响采矿效率。所以，有必要解决这些机电设备工作过程中出现的问题，以便达到高效率的煤炭利。而解决上述问题的关键是要应用变频技术。应用变频技术能够对机电设备的安装工作情况进行监测，提高机电设备的运行能力，进而改善系统的稳定性。

关键词：煤矿机电；变频技术；节能效果；探究

引言

提高煤矿机电设备的运行效率和节能水平是保证煤矿生产效益的关键要素，而变频节能技术的应用则为这一目标的实现提供了有效的技术支持。煤矿生产往往采用了大量的机电设备，随着开采规模的不断拓展，煤矿机电设备的负荷与能耗也会随之加大，企业应当重视机电设备的节能改造，运用变频节能技术降低设备能耗，提高设备运行效率，为实现煤矿生产作业的高效率开展提供支持。

1煤矿节能技术概述

每个生产单位能耗带来的财政开支都不可忽略。在保证产品质量的前提下，提高产品的经济性是煤矿发展的主要问题。节约能源和减少品质应保证产品质量和安全，提高能源使用效率，降低经济损失，从而提高经济效益。电力消耗是煤矿机电设备的主要技术经济指标，煤矿的特殊性决定了必须对其进行安全管理。因此，要以技术先进性、安全性、可操作性和节能性为前提，选用适当的机电设备和机电控制方法，达到节能、减排、提高经济效益的目标。

通过进一步分析变频节能技术，可以看出其可以使交流电源频率发生变化，半导体元件的调节功能起到了重要作用，使固有频率与使用者需要相适应，顺利地实现节能降耗。变频器是变频节能技术的核心部件，包括整流晶闸管、逆变器、控制部分；中间直流连接由多个部件构成。将变频器安装在线路上，使变频器能够根据其特点，控制机车等设备的工作频率，达到对设备的工作速度的控制。受到实际工作的影响，经常变化的电机负荷对金属非金属矿山的影响更深远，要用变频器对其进行最优调整。对变频节能进行分析，可以看出整流器可以将不可调整的频率和电压的AC电转化成DC电控制工作程序；通过控制回路控制功率的大小和频率，再通过逆变器，根据电机情况，把直流电流转换成交流电流，实现负载工作目的。另外，还可以在变频器中加装自动空气开关、噪声消除器等辅助装置，保证系统的安全、稳定，提高变频节能系统工作效率。

2机电设备中变频技术应用的必要性分析

2.1对节能需求量较大

当前，“双碳”已经成为国家的一个重要目标，节能减排势在必行。众所周知，煤矿企业是高能耗企业，在煤矿开采中，使用的机电设备大多属于大功率用电设备，例如煤矿通风机的功率可达数百千瓦，采煤机的功率可以达到数千千瓦。这些设备的效率每降低一百分点，都会造成较大的电能浪费。在这种情况下，实现煤矿机电设备的节能运行具有非常重要的意义。变频技术可以在不更换机电设备的前提下，实现机电设备的节能运行。

2.2对安全性要求较高

目前，煤矿机电设备使用的大多是大功率用电设备，在运行过程中会产生谐波。这些谐波会注入到电网中，导致其他设备因在运行过程中剧烈振动而出现故障。若井下设备在运行过程中突然发生故障，则会导致严重的机电安全事故发生。如何避免这种由电网谐波引发的安全事故是煤矿企业的重点关注内容之一。一些大型机电设备在运行过程中需要频繁地启停，例如矿井提升机。在采用机械式开关控制启停时，不但设备运行平稳性较差，运行过程中会产生较大的冲击力，而且开关在运行过程中会因损坏而出现失控的问题。对设备运行状态进行监控，及时地发现设备运行故障十分重要。对设备进行变频控制后，可以实现对设备运行状态的实时监控，从而保障设备运行的安全。

3变频技术在煤矿机电设备中的应用

3.1在采煤机中的应用

采煤机在煤炭生产过程中有着非常关键的作用。采煤机的工况环境错综复杂，导致运行困难，问题也较多。而采煤机与电力系统、液压系统等控制系统之间都紧密联系，在采煤机中恰当地引入变频技术，可以利用该技术的调节性能提高煤矿开采效率。在开采中，不同的开采工作面需要采煤机输出不同的功率。当采煤工作面较大时，采煤机的工作功率也比较大，主要用于提高效率；当采煤工作面比较小时，其功率就相对较小。一般而言，装载速度与开采速度比较接近。在采煤机中应用APLH型变频器，可以改变采煤机的工作模式，使采煤更加智能化；可以实现四象限运转，也可以保护电路，还可以实现对设备位置的监测。加装了变频器的采煤机可以使得煤矿开采更加智能化、自动化，也可以实现不同的生产模式，从而提高生产效率。

3.2在带式输送机中的应用

带式输送机是煤矿开采作业中的关键设备之一，主要负责煤矿资源的输送。但传统的带式输送机一般运用交流电机中的公频拖动和耦合器的协同运作来输送煤炭，这种运行模式存在的问题便是输送效率普遍偏低；如果运送的煤炭重量较大时，还可能会加重输送带与耦合器的磨损问题；严重时，还可能造成输送带断裂、耦合器故障等问题。若煤矿生产中带式输送机的磨损问题较为严重，后续的维修维护工作也会投入较大的成本，这必然会对煤矿生产的经济效益带来不利影响。因此，企业需要运用变频节能技术来实现带式输送机的改造，通过这种方式避免带式输送机在工作过程中可能出现的失控问题，并且带式输送机在运行过程中生成的浮力还可以被电网直接吸收，规避设备过热而造成的磨损问题，延长带式输送机的使用寿命，降低故障率和后期维护成本，从侧面上提高煤矿生产的经济效益。

3.3在空压机中的应用

在煤矿空压机设备的操作中，总是会出现开机环节瞬时电流过大的现象，严重影响设备的使用寿命。在系统更新与改进的同时，逐步引进了变频技术，以降低瞬时电流变化对系统的影响，进而延长系统应用期限。当调节好风控系统后，利用开环控制方法和调节器，调节和控制其运行情况。然而在传统的方法下，设备操作存在许多缺陷，导致设备极易损坏，不仅影响效率，还会增加维修费用。为了解决上述问题，将变频技术应用在空压机中，形成压力闭环控制法。使用这种方法可以精确地测量压力，通过比较标值与测量值的差值，进行运行速度调节，保证压力整体稳定。另外，还可以通过变频技术实现对空压机运行速度的自动调节。

3.4在井下水泵中的应用

在煤矿开采作业中，通常都会利用管网阀来调节水泵流量，在保持转速稳定的前提下实现流量的调节。但这种方式并不会对水泵电机的运行产生作用，所以井下水泵在运行过程中即便降低流量，也难以实现成本的有效控制。在水泵流量调控方面，运用变频节能技术则可以达到理想的节能降耗目的，对电机设备的转速进行控制，从而降低水泵的能耗水平，提升水泵运行的经济效益。在水泵运行状态与工作效率改变后，相应地也会改变其流量，通过这种方式进行流量调控可以实现能耗的动态控制，并且不会对水泵的运行质量带来影响。

结语

目前，变频节能技术在煤矿生产领域的应用越来越普遍，并且具有非常大的发展潜力。煤矿企业若想实现可持续发展的目标，便需要关注变频节能技术的应用，借助变频节能技术来提高机电设备的运行效率，降低能耗，实现节能降耗的目标，为煤矿企业的长远发展提供支持。

参考文献

[1]张新齐.煤矿机电设备变频节能技术的应用探讨[J].当代化工研究,2022(11):154-156.

[2]元江博,李雪方.变频节能技术在煤矿机电设备中的应用[J].能源与节能,2022(2):146-149.