煤矿机电设备变频技术的应用研究

煤矿机电设备变频技术的应用研究

宋国强

神东煤炭集团高端设备研发中心 陕西省榆林市 719315

摘要：随着我国社会经济和科学技术的不断提升，我国煤矿行业发展的脚步逐渐加快，然而在煤矿开采过程中，煤矿的开采与清洁需要不同机电设备之间的紧密配合，基于当前可持续发展理念，需通过节能技术对这些设备进行优化，实现节能降耗的目标，以此降低煤矿开采耗用的电能。而在煤矿机电设备中应用变频节能技术可满足以上要求，并在确保煤矿开采效率的基础上，减少电能消耗，符合我国可持续发展理念。

关键词：煤矿；机电设备；变频技术；应用

引言

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用。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。

1变频节能技术概述

煤矿企业在日常开采作业过程中，会运用到诸多机电设备，涉及采煤机、提升机、输送机等。此类设备在实际工作中会维持在额定电压状态中进行运转，针对部分高负载条件，能够转变成超压运行状态。受煤矿行业特点的影响，部分机械设备长时间处在开启状态中，在设备调运调度、工作计划要求等相关因素的影响下，一些设备可能会出现超载工作和待机的情况，所以在此时间段内，机电设备为高耗能状态。如果机电设备长期处在高负荷状态中，那么就会引起设备出现安全隐患，进而导致运维成本增多。而融合变频技术和煤矿机电设备，能够结合工况调整供电频率，实现对设备实际运行速度的控制。同时，在变频技术的作用下，能够转换供电电源，将50Hz工频交流电变成直流电源，在逆变器中导入直流电源后，就能够输出机电设备所需的工作电压。另外，通过对应传感器和运算单元，能够对设备运行参数进行收集，然后生成一个控制信号，进而调控逆变器输出电源，再利用三相逆变器把直流电转化成三相交流电，进而让机电设备能够实现低功耗运转。

2机电设备中变频技术应用的必要性

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。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。此外，由于井下恶劣的生产环境，机电设备处于高负荷状态，不可避免地会发生一些故障。因此，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在提升机中的应用

提升机在煤矿开采中是一种比较重要的设备，但是传统的提升机在安全和节能方面都面临着很大的问题。同时提升机运行条件差，而且环境影响因素较多。所以需要优化提升机性能、质量，以满足各种工作需求。根据生产需求将变频技术引入提升机中，在加减速时，能够满足提升机平稳运行需求，保障系统整体安全运行；同时能够减少设备的运行消耗，使得能源浪费达到最小化。另外，通过运用变频技术可以控制提升机的速度，减少设备的损耗，实现节能降耗；通过技术手段改进提升机电机，以提高提升机的兼容性，增强提升机的普适性。

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在带式输送机中的应用

带式输送机的主要特性是高负载和大功率，在煤矿运输过程中发挥着无法取代的关键功能。而根据带式输送机的重要性，在运行过程中需要设备所具有的功能较为先进，以便顺利完成煤矿的输送任务。但在以往的运输过程中，带式输送机空载或轻载的情况屡见不鲜，从而导致电能的巨大浪费，能源浪费情况更加严重。除此之外，部分带式输送机以软启动方式为主，即应用了液力耦合器，但是该设备的主要缺点就在于系统失控现象较为普遍，输送系统会出现受损的可能。而运用变频技术后，带式输送机能够高效地处理上述情况。一些煤矿企业在现场作业过程中运用了四象限变频调速技术，取得了良好的成效。科学技术的运用提高了带式输送机的保护效果，设备失控现象得到控制，事故出现的概率得以降低，设备的使用寿命也大大延长。另外，变频技术的应用也能够逐步提高带式输送机的工作效能，减少设备运行过程中对能量的消耗。

结语

综上所述，将变频节能技术应用于煤矿机电设备中，从某种程度上来说体现了技术的进步发展，其既能够丰富电机供电形式，也可以实际用电负荷为基础优化、调整机电设备的能耗方式，从而有效降低电耗，有力地推动煤企的可持续发展。所以，一定要加强推广、应用相关技术，确保我国煤矿事业发展的稳定性、和谐性。

参考文献

[1]王宇伟.探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J].矿业装备，2019(05):280-281.

[2]李民.变频节能技术在矿山机电设备中的应用研究[J].世界有色金属，2018(19):40-41.

[3]张瑞昭.煤矿机电设备中的变频技术节能改造技术[J].陕西煤炭，2018，40(04):193-195.