煤矿变频节能技术研究

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摘要：通过引进变频节能技术可有效提高能源利用率。主要分析了煤矿机电设备应用过程中存在的问题，对变频节能技术在煤矿机电设备中的具体应用进行了探讨。

关键词：变频节能技术；煤矿；机电设备；探讨

伴随经济的不断进步，煤矿行业也在飞速发展，变频节能技术在煤矿机电设备中的应用越来越广泛。在某种程度上可有效降低电量消耗并实现节能减排的目的[1]。本文主要对变频节能技术在煤矿机电设备应用进行了深入探讨，为更好地促进煤矿行业的发展打下基础。

1变频节能技术简介

变频节能技术指的是通过半导体元件通断的作用改变电源电流的工作频率，进而达到降低能量消耗的目的。在变频节能技术中，变频器是其核心设备，主要组成部分有电源板、键盘、控制的面板及电极电容等。在电动机上安装变频器，在满足了输出的要求后，有效降低了能源消耗，实现了节能减排的目的。当电动机上没有安装变频器时，其电流频率没有办法改变，任意工作状态下，都会以额定电压开展工作，这样就很难满足不同工作状态下的能量要求，同时也造成了能量极大的浪费。

2煤矿机电设备应用过程中存在的问题

a)在很多煤矿企业中，煤矿机电设备在选型方面普遍存在大马拉着小车的情况，存在很严重的电能浪费，普遍没有很高的运行效率。煤矿企业的电耗非常大，压气、通风、排水及提升等设备耗电量大约占总体能耗的1/3，约占煤矿用电量的30%。若选用阀门或挡风板，在调节过程中电能浪费很大，若选用变频技术进行调节，可节省20%～50%，其经济效益显而易见。开元矿业公司在没有应用变频节能技术之前，1个月的用电能总量达到了35714.6kW•h，实际用电量26027.5kW•h，有效用电效率仅72.8%，电能很大一部分没有得到有效利用[2]；b)煤矿机电设备的电机负荷普遍比较大，启动起来电流很大、时间也很长，这严重影响了设备绝缘强度，很容易将大功率电动机烧毁，电网的可靠运行受到威胁。矿井机电设备在冷启动时相对较困难，很容易产生机械方面的损伤，这不但使设备维修成本增加，还极大地冲击了电网安全。另外控制的工艺比较单一，自动化程度偏低且实时性也很差；c)故障方面的问题。制约煤矿机电设备功能发挥非常关键的因素就是故障方面的问题。现在社会发展迅速，对煤炭需求很高，所以一般煤矿机电设备全天24h都在工作，这种情况下，机电设备如果不能合理维护，很容易出现故障问题，造成设备损坏。现场采煤设备主要是采煤机和掘进机等设备，这种高强度作业比普通作业更容易出现设备故障，故障一旦出现，不但采煤功能降低，消耗的电量也急剧增加，增加2倍～3倍的电量很正常[2]。

3变频技术在煤矿机电设备中的具体应用

a)变频技术在水泵方面的具体应用。对煤矿生产起到非常重要控制作用的条件之一是水，所以对水泵流量进行调节非常关键。以往在对水的流量进行调节时，采用的就是对阀门开度进行调节，采用这个方法时，电机将一直控制在恒速状态，所消耗电量非常大，也花费了大量钱财。若选用变频技术对水泵进行调节，可将水泵调速性能大大提升，节能效果也得到很大的改善，工艺及流程也更加安全可靠[3]；b)在供风系统方面的具体应用。在煤矿井下进行作业时，对空气进行压缩时需用到空气压缩机，压缩机连续不断运转的情况下将消耗大量电能。通过应用变频技术可有效地将电能的消耗予以降低。当在对变频器进行使用时，形成了调解的回路，可有效地对恒压进行控制，使气压保持在一个不变的数值上，极大地改变了电源质量。压缩机经过变频技术的改造，极大地节省电能的损耗，假若使用半年以上，将能省出来一个变频器的成本；c)在运输系统方面的具体应用。在矿井的提升机上应用变频器可将电阻取消，提升机调速运行时可节约不少电阻热损耗。在很短的时间里，发动机在进行发电时，变频调控可把电能能耗的情况给电网及时反馈过去，运作的人员可很快地将运行的实际情况掌握住。同时，将变频器放在设备内部后，可将设备维修工作大大减少，维修费用也相应减少，会有很明显的节能减排效果。此外，变频技术还可有效地对皮带输送机进行控制，将空载或轻载所造成电能的浪费有效避免。变频器在安装后，可有效地对皮带输送机所产生的热量损耗进行控制，将电气系统冲击的问题有效解决[3]。

4变频技术在煤矿机电设备应用中节能探讨

电气控制系统非常核心的支撑就是变频技术，为了达到节约能源、降低损耗的目的，就需对电动机的运转速率进行调节。由于煤矿机电设备在运转时，需借助电动机进行运作，所以最大耗电部分就是电动机。变频技术通过对煤矿机电设备的电气部分进行节能控制，使电能损耗量降低，可将电能资源进行最优配置。变频技术在煤矿机电设备应用中节能技术主要表现在以下几个方面：a)在启动方面的节能。电机不正常（非额定转速）启动会严重冲击采煤区电网，需有很高的电网容量，在启动过程中会产生大的震动和很大的电流，这些都会很大程度上毁坏阀门及挡板，致使管路及设备使用寿命大幅度降低。若使用了变频的节能装置，变频软启动功能可将电流从零开始启动，最大也不会超过额定电流，这样就可有效减轻电网冲击力，同时也可将供电方面的容量要求予以减轻。变频节能装置有效地将阀门及设备使用的寿命延长，将设备维护的费用降低[2]；b)功率方面的节能。无功功率一方面使设备发热及线损增加，另一方面降低的功率因数将造成电网的有功功率降低，在线路中消耗了大量无功电能，致使煤矿机电设备使用效率变得低下，在现场的实际操作过程中，浪费了很多电能。当选用了变频装置后，其内部滤波电容发挥了巨大作用，使无功损耗大大减少，如图1所示，使采煤区配电工作有功功率增加，煤矿机电设备电能的消耗在均衡状态中维持，使节能降耗得以实现[4]；图1采煤机的变频控制c)在变频方面的节能。在满负荷状态下，电机不能运行时，动力的驱动要求达到后，多余力矩使消耗的有功功率增加，致使电能极大地浪费。传统的像泵类和风机这种类型的设备是通过对出口或入口的阀门或挡板开度进行调节来对给水量及给风量进行调节，这样输入的功率是很大的。当变频技术使用时，若要求将流量减少，可将风机或泵的转速降低以达到要求，这就在局部上减少了电能损耗，也达到了整套设备节能降耗的目的。

5结语

现代社会突飞猛进的发展势头为变频技术的应用打下了基础，主要对变频技术的具体应用及节能控制方面的应用进行了深入探讨，因其具有诸多控制能耗的优势受到了广泛推广及应用。变频技术的引进，极大地促进了煤炭企业的发展，节能控制的应用不但降低了电耗还促进了经济效益的提升。煤炭企业应不断地对机电设备进行更新，最大化促进企业快速向前发展。

作者:武鹏飞 单位:阳煤集团寿阳开元矿业有限责任公司

参考文献：

［1］刘学辉.变频技术在煤矿的应用及节能效果研究［J］.无线互联科技，2014(5)：194.

［2］赵旭.变频调节技术在煤矿机械节能改造中的应用［J］.山东煤炭科技，2013(1)：248-249.

［3］王健.浅析煤矿机电变频控制技术与节能［J］.中国新技术新产品，2015(6)：14.

［4］温勇.煤矿机电设备中变频节能技术的应用分析［J］.河南科技，2013(15)：95-100.