煤矿机电设备中变频节能技术的应用肖大军

煤矿机电设备中变频节能技术的应用肖大军

肖大军

（陕西黄陵二号煤矿有限公司陕西省727307）

摘要：在我国倡导节能、环保的今天，煤炭生产企业要实现安全节能、提高效率就必须充分发挥变频节能技术的作用，将其作为企业实现节能的重要手段之一。实践证明，变频节能技术有着完善的变频调节功能和优秀的节能减排效果。因此，我国的煤炭生产企业应在煤炭机电设备中积极的应用这一技术，使企业获得良好的经济和社会效益。

关键词：煤矿机电设备；变频节能技术；应用

1变频节能技术的内涵和应用现状

1.1变频节能技术的内涵

变频节能技术就是利用半导体器材来把固定不变的工频变为频率或者电压能变交流电的一种技术（如图1所示）。它是通过变频器来改变发动机等机电设备的电源频率，并由此来实现速度调节，在煤矿机电设备中多有运用。它能提高机电设备的效率，也能够促进煤矿开采的可持续性。变频器的工作原理是通过把工频交流的电源，再通过整流器进行转换得到直流电源，继而再转换成频率和电压都能够控制的交流电去供应发电机（图2所示）。变频节能技术是由逆变器、整流用晶闸管（三相桥式不可变）、中间直流过程（可以滤波、缓冲无功功率、储存能量等）和控制四个部分构成。其中逆变器是IGBT三相桥式，输出为PWM波形（脉冲宽度调制），而输出的波形是整个变频技术中的核心技术之一。

1.2变频节能技术应用现状

煤矿企业在进行煤矿的开采时，安全生产工作是企业高度关注的内容，所以没有草率的对变频节能技术进行应用，但随着近年来科技、节能思想的推广，煤矿企业也已经开始在煤矿生产机电设备运行过程中运用变频节能技术，例如采煤机、皮带输送机等，大大提高了设备性能与运行效率，并且还大幅降低了设备运行所消耗的能量，实现了节能目的，同时还降低了设备维修与修理的费用支出力度，最终提高了煤矿企业的经济利润。

2煤矿机电设备中变频节能技术的应用分析

随着变频技术的迅速发展，其在节能和安全方面的优势越来越突出。目前该技术已在我国的煤矿机电设备中得到了广泛的应用。本文在深入了解煤矿机电设备的基础上，对节能变频技术进行了认真的研究，现重点介绍一下变频节能技术在提升机、采煤机、皮带输送机以及流体负荷设备等机电设备中的应用情况。

2.1变频技术在提升机中的应用

提升机是一种大型提升机械设备，对煤矿生产而言具有重要意义，同采煤机类似，提升机工作的环境十分恶劣，在运行过程中依然存在诸多问题，同时又对性能和质量要求很高。矿井提升机进行频繁启动和操作同时对速度改变的要求很高，很容易发生故障影响煤矿的正常开采，因此需要在提升机中引进变速调节技术。变速调节技术能从根本上改变提升机的工作性能：首先，能够实现提升机的平稳加减速，使系统运行更加安全；其次，变频器取代了传统的继电器，使操作变得简单易行，设备不容易发生故障，维修工作量显著降低；最后，变频调节器的使用大大降低了提升机能耗，过去提升机速度调节需要依赖于调速电阻，电阻通电会产生大量无用的热能造成能源浪费，而使用变频器后将不再产生这部分热能的浪费，同时提升机下放速度减速时，电动机会在短时间内发电并将这部分电能并入电网，提高了能源的利用率。

2.2变频技术在采煤机中的应用

目前，采煤机变频调速系统得到了进一步的发展和完善，已从以前的“一拖二”发展到“一拖一”，国产电牵引采煤机的行走功率最大为2×110Kw，变频器电压为380v，能够在额定转速下实现恒定转矩调速和额定转速以上恒定功率调速及两台变频器之间的主从控制和转矩平衡。从实际的运行情况来看，四象限变频器调速电牵引采煤机对大倾角工作面能较大范围内调节制动力矩，维持牵引速度保持不变，机器也没有发生下滑跑车的现象，同时还具有操作方便、控制灵活、结构简单、速度调节可靠的特点。

2.3变频技术在皮带输送机中的应用

变频技术在皮带输送机中的应用和提升机具有相同的原理。在使用皮带运送井下煤炭的过程中，更大程度的发挥了摩擦力的牵引作用，通过摩擦力和张力变形使物体在支撑辊轮上进行运动，从而成功地完成运送煤炭的工作。以往使用皮带机运输煤炭的时候，常常会利用液力耦合器来对皮带机实现软启动，时间一长就很容易使皮带出现老化和断裂的情况。采用变频节能技术之后，可以降低电机启动时的电流波动，还可以减少机电内的机械发热和冲击等现象。这样就可以最大限度发挥皮带机的传送功能，有效解决功率平均和同步等问题。

2.4变频技术在流体负荷设备中的应用

风机和泵所采用的变频调速是变频节能技术在流体负荷设备中应用的主要体现。目前，变频调速在风机中的应用越来越多，同时还出现了适应煤矿特殊环境的变频调速装置。风机在经过改造之后，与改进前的最低转速相比，其实际转速下降了很多。这样一来，改进之后的风机更加适合矿井的特性，每年可为企业节约大量的电费。而变频调速在给液用泵、矿区给水中应用也比较灵活，大大降低了设备的机械冲击，也增加了工艺系统控制的灵活性，进一步提高了产品质量。同时，还可以对抽水泵的适时加减速、平滑起停进行灵活的控制，从而使井下液位处于恒定状态，降低了因泵空转时间和频繁起停而带来的大量能耗，同时机械设备的损耗也得到了一定程度的降低，为煤矿生产的安全高效运行提供了保障。

3总结

总而言之，要想实现煤炭企业的持续发展，必须积极采取相关对策，对煤矿机电设备事故的发生进行有效的预防，主要包括不断提高员工安全意识，并对机电设备进行合理的利用等，真正预防机电事故的发生，推动煤矿企业的可持续发展。现代社会中，技术是确保企业告诉发展的重要基础。对于煤炭企业，必须在煤矿机电设备中广泛的应用变频节能技术，提升煤矿机电设备运行速度，简化煤矿机电设备操作流程，降低煤炭企业能源消耗，延长煤矿机电设备使用寿命，提高煤炭企业的竞争能力。

参考文献：

[1]张正斌.试论煤矿机电设备中变频技术的运用[J].中国石油和化工标准与质量，2012，12（17）：111~112.

[2]于淑珍.探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J].黑龙江科技信息，2013，10（14）：120~121.

[3]刘学伟.变频技术的使用原理及在煤矿机电设备中的运用研究[J].数字化用户，2014，11（18）：135~136.

作者简介：

肖大军（1983年4月），男，四川省仪陇县人，西安科技大学，机电工程师，单位：陕西黄陵二号煤矿有限公司