煤礦機電變頻控制技術與節能淺析

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摘要：隨著經濟的繁榮，各行各業的發展進一步提升，煤礦行業也是如此，規模越來越大，數量越來越多。煤炭生產能耗巨大，不僅會增加煤礦行業的生產成本，而且與我國的可持續發展理念也相違背。在這樣的情況下，煤礦行業想要實現行穩致遠的關鍵在于機電變頻技術的研究和應用。科學的利用變頻技術，可以實現能源的節約。本文首先概述了變頻技術，然后對變頻控制技術的現狀進行了分析，最后對機電變頻技術的節能應用展開了研究。

關鍵詞：煤礦；變頻技術；節能

1變頻控制技術概述

1.1變頻技術原理

變頻技術能夠將直流電轉換成不同頻率的交流電，或者將交流電變為直流電再轉換成頻率不同的交流電。總之變頻技術通過改變頻率轉換直、交流電，讓相應的機電設備運行狀態達到理想的效果。變頻技術主要是通過變頻器來實現的，變頻器的組成和作用如表1所示。在煤礦生產作業時，在機電設備的控制線路中加入變頻器，可以有效調控機電設備的頻率。煤礦的生產較為復雜，會涉及到很多環節，不同環節作業需要機電設備的負載有著明顯的差異。如果各個環節作業使用同樣的輸出功率，不僅不會提高作業效率，同時還會增加能耗。因此，通過變頻器控制和調節輸出功率至關重要。同時，為了提高變頻器工作的穩定性，還應該安裝相應的自動控制開關以及噪聲消除器等。

1.2變頻控制技術應用價值

變頻控制技術在煤礦生產中的應用具有重要意義。第一，有助于能耗的降低。隨著我國經濟的發展，人們生活質量的提升，能源消耗的速度越來越快，煤礦行業間的競爭激烈程度也日益突出。煤礦行業想要在市場競爭中行穩致遠，就應該進一步提高能源供給，在生產作業中提高效率降低能耗。對于煤礦生產而言，機電設備是最能夠消耗能源的，其消耗的電量超過了電力消耗的三分之二。通過將變頻設備與機電設備的融合，可以在很大程度上節約低電力的消耗。第二，有助于機電設備使用的安全性以及年限的延長。在進行煤礦的開采作業時，出現安全事故的主要原因是生產和運輸設備使用不合理造成的。將變頻技術應用到生產運輸設備中，可以保證機電設備的輸出功率與生產作業相適應，能夠提高設備運行的穩定性，降低安全事故發生的概率，同時對于機電設備也能夠起到一定的保護作用，延長機電設備的使用年限。

2變頻控制技術在煤礦生產中應用現狀

2.1煤礦機電設備運行問題

一是設備的能耗高。在煤礦機電設備使用過程中會導致大量的電力消耗，造成電能的浪費。很多煤礦企業缺乏創新，沒有認識到機電設備的耗能情況，對機電設備進行優化。二是機電設備啟停沖擊大。在進行煤礦開采時，會用到輸送機以及提升機等等，這些設備需要進行啟停，會給機電設備帶來一定影響，易引發安全事故。

2.2變頻技術融入煤礦機電設備現狀

我國有著豐富的煤炭資源，在一定程度上助推了我國的經濟發展。但是在煤礦的開采中，無論是技術還是設備，都存在不夠先進的問題。這就導致了煤礦開采作業效率低、安全性差以及能源消耗巨大。近些年來。我國煤礦行業開始將變頻技術應用到煤礦機電設備中，在很大程度上提高了煤礦開采作業效率和安全性，同時也大大的節約了能源，促進了煤礦行業的可持續發展。變頻控制技術的優勢在于可以轉變直流電和交流電，同時也能夠改變交流電的固定頻率，讓交流電具有了一定的可變化性。隨著我國科技的進步，變頻技術更是朝著自動化、智能化的方向發展，使得煤礦機電設備的運行效率大大提升，進一步給煤礦作業提供了便利。

3煤礦變頻節能技術的應用

3.1在煤礦掘進設備中的應用

在煤礦作業中，掘進機有著重要的作用。對于掘進機而言，其必須具備足夠的驅動力，才能夠有效地向前掘進。同時，掘進機的能耗也是巨大的。掘進機的性能和挖掘隧道的速度息息相關，煤礦生產效率和電能消耗也有著緊密的聯系。所以，將變頻技術應用到煤礦的掘進設備中至關重要。如今，很多煤礦企業都在掘進設備中加入了變頻裝置，取得了良好的效果。煤礦挖掘環境較為復雜，不同區域地質有著明顯的不同，比如巖層、斷面層以及煤層等地質條件就有著很大的差別，如果采用同樣的掘進功率可能會會對煤層等產生破壞作用。所以，煤礦企業需要根據地質的不同，選擇不同的挖掘方式。也就是利用變頻技術對電流進行調節，讓掘進設備的工作方式更加合理。比如在進行切割的過程中，進行變頻控制，可以讓切割機根據位置來分配電流，完成切割，讓切割機處于穩定作業的狀態，也不會對周圍造成破壞。此外，應用變頻控制技術，還可以有效調節機電設備的速度，結合不同的硬度，設計掘進機的方向和速度，讓其能夠高效的完成掘進作業，同時也能夠實現能耗的降低。目前，在煤礦作業中，變頻器實現了進一步的優化，變頻電壓已經能夠達到380V，速度不變的情況下，掘進機不會產生卡頓等情況，相關人員可以更加靈活的操控掘進設備。

3.2在煤礦井下皮帶機上的應用

在礦井作業中，需要將將井下的物料提升上來，這就需要用到皮帶提升機。提升機工作需要反復上下進行，期間會經歷多次的啟停[1]。在工作過程中阻力也較大，會產生一定的熱量，能耗較高。在大部分的提升機上都會利用金屬電阻，控制提升機的轉速。但是這種方式的起升的時間較長，具有較強的危險性，同時對于能耗的降低作用并不明顯。所以，需要在在提升機控制線路中安裝變頻裝置，可以使用四象限變頻調速系統。通過變頻調速，可以結合負荷和阻力對提升機的轉速進行有效控制，能夠在很大程度上提高提升機的作業效率。目前，煤礦生產中新研制了一種風力專用變頻設備，進一步優化了調節精度，降低了能耗。礦井提升機對于煤礦的開采有著關鍵作用，能夠保障作業人員的安全。傳統的礦井提升機轉速由金屬電阻控制，安全性能較低。自從礦井提升機使用了變頻裝置后，傳統提升機存在的問題都在很大程度上實現了改進，可以進行遠程控制，便利了作業人員的開采工作。

3.3在煤礦皮帶輸送機上的應用

在煤礦生產過程中，皮帶輸送機起到的作用是傳輸物料[2]。想要讓皮帶轉動，需要一定的張力，讓皮帶可以穩定的運行。運輸機主要依靠摩擦力實現驅動。但是在摩擦的過程中會生產較多的熱量，這會對皮帶造成一定損傷，減少皮帶傳輸機的使用年限，也會影響到傳輸機的運行效率。針對這種情況，可以利用變頻技術解決。變頻技術可以針對于傳輸設備上的物料的數量和重量，進行頻率的調控。這樣可以優化傳輸機的運行過程，同時能夠有效調整轉矩，在電機啟動時，電流的干擾作用會大大降低。將變頻技術應用到皮帶傳輸機上，解決了傳輸機熱量過大的問題，提高了傳輸效率，同時也實現了能源的節約。該技術在傳輸機上的應用原理和提升機類似。在系統的皮帶傳輸機中，使用的基本上都是液力聯軸器。液力聯軸器的顯著優勢是啟動和運輸都較為平穩，但是使用時間增加，摩擦力一直處于較大的狀態，皮帶斷裂等情況經常發生，容易損壞設備，甚至帶來安全問題。但是將變頻技術和傳輸設備的結合，改變了啟動電流波動，解決了發熱嚴重的問題，讓傳輸機可以實現高效的傳輸，可以在一定程度上延長設備的使用年限。

3.4在煤礦智能控制通風系統中應用

在進行煤礦作業時，必須保證通風的順暢，否則會給作業人員帶來生命安全問題。變頻控制技術在通風控制系統上的應用也較為廣泛。在實際煤礦的生產中，煤礦企業需要結合礦井的實際情況以及作業人員數量等設置通風機的數量，保證通風的合理，讓通風機的功能可以充分的發揮。通風機也十分耗能，煤礦作業的深度越深，需要的通風機數量就越多，并且必須保證通風機持續運轉，所以能耗會越來越大。想要降低能耗，就應該結合實際情況，對通風機進行調控。將變頻技術應用到通風機上，可以對通風機的運行進行穩定的調節，無需改變通風機的型號。根據礦井中需要的空氣量進行調節，可以大大節約能源。根據調查顯示，在利用了變頻技術后，通風機的能耗節約了近一半。在應用變頻控制技術的過程中，也在不斷的對技術進行改進優化。使得通風機與掘進工作更加適應，可以在保證能源節約的同時，讓礦井作業人員更加舒適。

3.5在煤礦故障檢測中的應用

煤礦開采作業具有一定的危險性，開采的環境復雜，容易發生各種各樣的事故。想要保證安全的進行煤礦的開采，作業過程中必須有故障檢測設備。故障檢測設備可以全面的收集礦井中的信息，并進行科學的分析，以此來檢測出煤礦機電設備運行中可能存在的問題，及時的進行調整處理，降低事故發生的概率。可以在故障檢測中應用變頻控制系統，能夠結合實際情況，對礦井中的數據進行整合，科學的設計出檢測的方案，及時的發現在進行煤礦生產作業中的各種問題。同時可以根據檢測的信息，制定出煤礦開采計劃，提高開采的效率。總之，變頻故障檢測設備可以實現對安全隱患的監測，讓煤礦作業安全性進一步提升。

3.6在煤礦井下水泵中的應用

在礦井挖掘的過程中，會存在地下水，需要對地下水進行排水處理。井下水泵的作用就是排水。井下的出水情況難以預知，所以需要對水泵進行調節才能夠實現節能的作用。因此，可以將變頻控制技術應用到井下水泵中，這樣就可以根據水量，進行電機轉速的調節，實現排水的同時，可以在一定程度上節約能源。

3.7在煤礦采煤機中的應用

采煤機對于煤礦開采作業有著舉足輕重的作用，如果采煤機出現問題，會導致整個煤礦開采作業的停滯。為避免采煤機在煤礦開采中出現故障，可以引入變頻控制技術。采煤機發生故障的主要原因有兩個。一是采煤機不能夠勻速運行，二是采煤機容易出現下滑跑車的情況。利用變頻控制技術，可以實時的對采煤機進行自動控制和調節，保證設備能夠勻速的進行，降低出現故障的可能性。同時，在采煤機中應用變頻技術，可以大大的優化系統，提高采煤機的工作效率。

4煤礦機電變頻節能技術應用準備

（1）要制定合理的管理制度。明確各個崗位的工作內容和要求，讓煤礦作業人員能夠各司其職，合理的應用變頻技術完成采礦作業。（2）對作業人員進行培訓。煤礦作業人員需要了解變頻技術的作用以及調節方式。所以，煤礦企業應該在作業開展前，對作業人員進行培訓，讓作業人員能夠掌握相關的技。同時還要提高作業人員的安全意識和責任意識，保證煤礦作業可以順利進行。（3）應該加強監管。在煤礦開采前，應該對使用的設備等進行嚴格的檢測，保證設備沒有問題，可以穩定運行。在開采作業中，也應該加強監督，保證作業人員能夠規范作業。

5結語

綜上所述，在新時代，傳統的煤礦機電設備能耗巨大，與我國可持續發展理念不符。所以煤礦企業應該重視對變頻控制技術的利用，通過變頻控制來實現能源的節約和效率的提升。煤礦企業可以將變頻控制技術應用在礦井提升機、傳輸機、掘進機、采煤機、地下水泵、通風機、故障檢測系統中應用，實現良好的效果。

參考文獻：

[1]何廣亮.變頻控制技術在煤礦機電設備中的應用[J].內蒙古煤炭經濟，2021(11):146-147.

[2]韓少勇.變頻控制技術在煤礦機電設備中的應用[J].化工管理，2021(10):119-120.

作者:楊建軍 單位:山西石港煤業有限責任公司