变频节能技术在煤矿机电设备的运用

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【摘要】煤炭产业一直是能源资源消耗型的产业，煤炭产业的节能发展，始终要从技术设备入手。基于此，本文首先介绍了变频节能技术在煤矿机电设备中应用的作用。其次，分析目前煤矿机电设备节能技术推广难点。最后，针对这些问题，分析利用变频节能设备，优化现有煤矿机电设备运行的能源利用效率的方式，以促进煤炭行业的可持续发展。

【关键词】变频节能技术；煤矿机电设备；风机设备；采煤机

煤矿机电设备一直是电力消耗量大的生产设备，如煤矿生产过程中常用的通风机，被行业内工作人员称为“电老虎”，全年无休运转，可占煤矿整体耗电量的20%以上。可以看出，优化机电设备的运行方式，是煤矿节能生产的重要方式之一。而变频节能技术，能够有效改进煤矿现有机电设备的运行方式，对煤矿生产管理有着多方面的积极作用。

1变频节能技术在煤矿机电设备中应用的作用

变频节能技术是指，通过调整设备运行中的电流频率，降低设备运行过程中的电能消耗，实现节能效果的一种技术[1]。变频节能技术主要基于变频器设备，这种设备通常包含电源装置、电极电容装置、指令输入装置、数控装置等。变频器通过这些设备的配合，改变机电设备运行的电流频率，进而改变设备运行的转速。变频节能技术在煤矿机电设备中的应用，主要有以下几方面的积极作用：①有利于煤矿整体运行能耗的降低，推进煤炭生产行业，由资源能源消耗型产业，向集约型产业的反向发展。②提高机电设备运行的稳定性，减少机电设备长时间运行造成的设备损耗，减少煤矿企业在巡检与维修中投入的人力物力，提高煤矿机电设备管理的实际效能。

2煤矿机电设备节能技术推广难点

当前煤矿主要使用的机电设备有通风机、提升机、采煤机和胶带输送设备，这几种设备的能源消耗状况不同，但总体来说，都属于能源消耗量较大的设备，其使用过程中存在着一些问题：①通风机设备在煤矿中全年运行，耗能量巨大，每次开关启动对设备的损耗明显，尤其是一些煤矿的通风井的设置不够科学，导致通风机的实际使用功率已经超过了额定使用功率[2]。②煤矿提升机设备多数使用在环境较为恶劣的采挖现场，当前的节能技术无法保障提升机的运行质量不受到影响。③采煤机是比较容易出现故障的设备，节能技术的应用要充分考虑到采煤机的承受能力，当前的一些节能调整方案导致采煤机的故障率增加。④胶带传输设备使用中的功率与电压远远超过上述几种设备，这对节能技术的推广提出了更高的要求。

3基于变频节能技术，优化煤矿机电设备能源利用效率的方式

3.1变频节能技术在煤矿通风设备中的应用。通风机主要负责煤矿生产的井下通风，由于煤矿作业主要是在地下操作，因而，通风机的运行效能，关乎生产人员的生命安全与工作效率[3]。一旦通风机出现使用故障，就会给煤矿的生产带来比较严重的影响。大型通风机故障还会造成企业停产、井下事故等严重的问题。因而，大多数煤矿企业的通风机都是全天运行，这导致通风机消耗的电能巨大。煤矿原有工作方式为全年12月，每月30d工作制，通风机的功率一般在500～1000kW，一般来说，通风机的电能消耗可以占到煤矿生产电能消耗的20%以上。运用变频节能技术，可以对煤矿通风机进行以下改进：如表1所示，煤矿企业在高产高效工作面的推广之后，应用及国家法定假日制的实行，粗略计算每年约有休息时间T=2400h，通风机的装机容量按照1000kW计算，工业电费m按0.3元/kWh计算，保安风量按常规的85％考虑，可以看出，使用变频节能技术的通风机，电能消耗量大大下降，整体下降比例为27.27%。从这个数据上来看，变频节能技术能够有效调整通风机的调转速度，提高通风机的整体运行效能。3.2变频节能技术在煤矿提升设备中的应用。提升机主要负责煤矿机电设备、人员、产品的运输。在实际的使用过程中，煤矿提升机需要反复的开关、反复的启动，这导致煤矿提升机的设备故障率比较高。为了保障提升机的运行质量，使其在复杂的作业环境中稳定的发挥性能，提升机一般采用固定频率的机电设备，运行的过程中，电流与电压的运行状况比较稳定，因而变频技术在煤矿提升机中的应用，一直是一个技术难点。目前技术人员，为了解决这个难题，主要采用以下变频应用方式：①应用具有传感设备的半导体将提升机中的电流信号转变为其他形式的电流信号，将交流电转换为直流电。②加装智能压力感应的逆变器，对提升机的电流和电压进行智能化控制，使提升机进行调速运转。如图1这种变频器的应用方式，既能减少提升机在运行过程中的电能消耗，不影响煤矿的正常生产活动，保障提升机的工作性能，又能对提升机的运行，进行智能化的设备管理与设备监控，及时发现提升机运行过程中的过压与欠压现象，监控提升机运行环境的电流状况，提高提升机运行的稳定性，减少提升机的故障率。3.3变频节能技术在煤矿采煤机设备中的应用。煤矿采煤机，是煤矿的主要作业工具之一，是采煤工人的主要工作助手。采煤机的运行效率，直接决定了煤矿的生产效率，也与采煤工作人员的绩效薪酬相关。采煤机承受的机械应力较大，在工作中需要反复重复一条采煤动线，使用的环境湿度较大、温度较低、常有腐蚀性气体和液体。因而，在煤矿的实际生产过程中，采煤机也是故障率比较高的一种机电设备，而且一旦发生故障，就会对工作人员的生命安全造成比较严重的威胁，酿成比较严重的生产安全事故。当前变频节能技术的推广应用，充分考虑了采煤机的特殊性，对采煤机进行了系统化的升级改造：①技术人员基于现有的变频器，在采煤机中加装了数控软件，提高了变频器对采煤机采掘速度调整的质量，使采煤作业更加有针对性，采挖的效率更高。②变频节能技术降低了采煤机电阻损坏的概率，降低了采煤机的维修费用。③技术人员不断进行产品研发与升级，研制出的新型采煤变频器，能够有效提高采煤机对变频器的兼容性，将传统的“一拖二”系统简化为“一拖一”系统，提高了采煤机的有效性。3.4变频节能技术在煤矿胶带输送设备中的应用。胶带传输设备，是煤矿产品运输的主要设备，是整个煤矿生产的关键机电设备之一。变频节能技术在胶带传输设备中的应用，既要适应其大功率、高电压的特征，又要保障其生产性能与生产质量不受影响。因而，技术人员在变频器的应用中，对胶带传输设备进行了以下调试：①技术人员对胶带传输设备的运行速度进行智能监控，通过智能传感设备上传的数据，控制变频器的电压与电流，对胶带传输设备的运行速度进行自动调节，保障其运行速度始终与运输计划相适应。②技术人员将变频器与重力传感器相结合，胶带传输设备上没有运输物品时，重力传感装置会自动捕捉零重力信息，并连通变频设备，改变胶带传输机的电流，将其控制在低速惯性运动的状态下，节约空转时的能源消耗。③当前的变频设备，已经可以和胶带传输设备软启动耦合装置良好结合，降低了传输过程中的设备失控现象。

4结论

综上所述，变频节能技术的应用，能够调节煤矿机电设备的用电状况，缓解当前煤矿生产中能源消耗量大的现象。从本文的分析可知，研究变频节能技术在煤矿机电设备中的应用，有助于煤矿机电设备管理人员，从问题的角度出发，对现有的机电设备运行方式进行改进，发现当前设备运行管理中存在的不足。因此，煤矿工作人员，要加强对变频技术的理论学习，并在设备管理实践中，探索优化设备节能效率的方式。

参考文献

[1]樊成群.基于PLC的矿井掘进机电控系统的改造设计[J].机械工程与自动化，2019（01）：182-183+186.

[2]周飞龙.煤矿机电设备自动化技术的现状及应用研究[J].工程技术研究，2018（15）：63-64.

[3]丁豹.煤矿机电设备管理中机械故障检测诊断技术的应用[J].时代农机，2018，45（11）：212.

作者:王洪波 单位:四川省煤炭设计研究院昆明分院