煤矿机电设备变频技术改造研究

煤矿机电设备变频技术改造研究

游健祥1,2

（1.中煤科工集团沈阳研究院有限公司，抚顺 113122）

（2.沈阳煤炭科学研究所有限公司，沈阳 110011）

摘要：煤矿在生产过程中，一般会使用防爆变频器、功率因数补偿装置，实现对煤矿机电设备有效控制，同时配合采用变频调速技术，可以显著提高机电设备运行效率。煤矿在生产过程中应用变频技术是一种比较常见的手段。在变频技术应用过程中，一般会利用其软启动和软停止功能，提高机电设备运行的稳定性。在煤矿生产过程中，如果采用传统的直流调速方式进行控制，会对生产带来很大影响。基于此，本文阐述变频技术的应用价值以及应用[1]。

关键词：煤矿机电设备；变频技术；节能改造技术

引言

深入研究煤矿机电设备变频技术，有助于提高设备的运行效率。在煤矿开采的过程中，大功率的连续开采会导致煤矿机电设备长期处于负载状态，对煤矿开采的安全和运行进度都会产生很大的影响。当前我国大力提倡节能减排，因此煤矿企业在煤炭资源的开采过程中，必须加强对煤矿机电设备的变频技术进行改造，以便提升设备的实际运行效率，这样才能更好地满足当前我国节能减排大方向的需求。

1变频技术工作原理

变频技术是在电子技术、微机技术等多个领域中不断创新发展的1项综合性技术，具有供电频率转化高效、负载优化自动调整、功能消耗少等特点，为实现节能改造目标、延长设备运行寿命提供了强有力的支持。在变频技术的应用过程中，利用电力设备的工频电流和整流桥，将电流转换为直流电压，并同时运用逆变器，以实现直流变频，这一工作模式是变频技术的原理。发挥交流电压的调节功能，通过电压驱动方式，为交流电机的驱动提供便利，以确保煤矿机电设备电流和电压的稳定，从而能够适应变频技术的无级调速功能[2]。

2煤矿机电设备中的变频技术节能改造

2.1机电控制系统节能改造

传统的煤矿机电设备依旧采用的是绕线式电动机转子的方式控制阻力，不仅耗能，同时效率也比较差，很容易发生安全隐患。在对变频技术的进行研究改进后，能够提高煤矿机电设备系统的节能效果，并实现对矿井的有效开采和自动化水平效果的提升。在这个过程中，减少采矿工作的消耗时间，也能减少煤矿系统和提升机控制系统的能量损耗。因此，做好继电控制系统的节能改造，有利于实现对煤矿机电设备运行效率提升[3]。

2.2采煤机上的应用

采煤机是煤矿生产中比较重要的设备，在煤矿生产过程中发挥着重要作用。但是，传统的采煤机在使用过程中，很容易出现牵引速度不稳定、截割效率低、滚筒与截割部的冲击负载比较大等问题，对采煤机的生产效率和使用寿命都产生了很大影响。防爆变频器作为一种新型变频器，具有启动转矩大、保护功能齐全等特点，同时还具有体积小、节能环保等特点，见图２。防爆变频器在生产过程中主要应用于对大功率的采煤机进行控制，可以有效保证采煤机正常运转，提高采煤机工作效率。在使用过程中，一般会将采煤机的牵引速度控制在1.0～1.5ｍ／ｍｉｎ，通过应用变频技术，提高采煤机牵引速度的稳定性。同时在生产过程中，由于受牵引速度变化大的影响，采用普通直流调速系统无法保证采煤机具有良好牵引效果。因此，变频技术在采煤机上的应用主要是通过对交流电动机进行变频调速控制，以此实现对牵引力及牵引速度变化率的控制。当采煤机在启动后，可以根据生产需求，调整牵引速度，当牵引速度小于设定值时，采用软启动功能，实现对牵引速度的调整。当牵引速度大于设定值时，可以通过调整变频器参数，实现对牵引速度的调整。因此，在生产过程中要根据生产需求，选择合适的变频器。

2.3通风机中的应用

在煤矿开采与生产过程中，矿井通风安全是重要环节。为此，需要煤矿能够保证通风机设备始终处于稳定运行状态。传统通风机设备控制中，通常存在运行效率低下且操作烦琐问题，通常仅依靠调节风机叶片安装角度实现风量调节，而无法实现快速变速，难以适应生产过程中的通风条件变化。应用变频控制技术能够有效解决上述问题。首先，变频控制技术加持下的通风机设备，能够实现智能化的自动变速调节，随着矿井开拓自动调整通风量，从而始终保持良好的矿井作业环境。其次，应用变频控制技术能够有效保护通风机各项运行功能的稳定性，确保通风机在不同工作环境以及条件下，都能实现稳定运行，从而大幅度降低通风机在运行过程中的机械部件磨损和故障的发生概率，进而在节约电能消耗的同时，有效节约通风机运行成本[4]。

2.4矿井提升机中的应用

提升机是连接井上与井下的重要机电设备，在煤矿生产中主要起到运输工作人员、物料等作用。为满足生产需要，提升机在煤矿生产中需要频繁启动、停止与调速，这对其性能有着较高要求。传统提升机控制方式主要采用转子串电阻的方法，通过分档方式调节速度。这种操作方式虽然简单，但是在实际应用中存在一些问题。具体而言，传统操作方式存在电能浪费的缺陷。原因在于，当小号电阻较多时，机器会出现散热不良，导致消耗大量电能而电能实际上并没有被有效利用。同时，使用分档调速的方式，会引起机械式开关故障而导致调速失控，造成设备故障或安全事故发生。为解决上述问题，可通过应用变频控制技术实现对提升机转速的精确控制。变频控制技术在速度调节功能上，能够实现无级调速，使提升机的启动、停止与调速更为灵活与精准，能够结合实际需求，实时进行动态化调整。与此同时，应用变频控制技术可以有效节约电能消耗，避免传统调速方式中由于电阻缘故导致的能量浪费，提升煤矿生产的环保性

[5]。

结束语

从煤矿机电变频节能技术的作用和应用现状、煤矿机电设备变频节能技术的原理、变频节能技术在煤矿机电设备中的具体应用以及融合变频节能技术后的机电设备维护方案四方面简要探讨了煤矿机电设备变频节能技术的应用，希望煤矿企业对该技术加强重视及应用，推动中国煤炭行业在可持续发展的道路上继续和谐稳定地前行。

参考文献

[1]制约煤矿通风安全因素分析及防范措施[J].煤矿安全,2018(04)

[2]探究煤矿通风安全管理及通风事故的防范措施[J]. 邢志刚;赵永诚.煤矿安全,2018(08)

[3]煤矿瓦斯抽采方法及抽采系统安全措施[J]. 赵真洪.煤矿安全,2018(08)

[4]煤矿瓦斯抽采方法评估系统的研究与实现[J]. 刘文革;桑逢云;刘馨;韩甲业.煤矿安全,2019(02)

[5]提高煤矿瓦斯抽采效果途径的分析与探讨[J]. 谢凯萍.煤矿安全,2023(02)

[6]张晓波．采矿工程施工中不安全技术因素及对策探讨［Ｊ］．矿业装备，2023（03）：104－106．