變頻節(jié)能技術在煤礦井下機電設備中的運用

李建軍

摘 要：我國是能源資源大國，具有非常豐富的煤礦儲量，由此孕育出了大量的煤炭工業(yè)。但是由于煤礦機電設備在使用過程中會存在大量的能源資源消耗，無形中造成了資源的浪費以及生產(chǎn)成本的提高。因此，必須要加強對煤礦機電設備的性能的優(yōu)化，減少設備故障發(fā)生的概率，應用變頻節(jié)能技術降低設備運行過程中的能源消耗，優(yōu)化整體的工作性能，保證煤礦生產(chǎn)能夠安全、合理、穩(wěn)定、持續(xù)的生產(chǎn)。

關鍵詞：變頻節(jié)能技術；煤礦井下；機電設備

引言：煤炭資源是國家一項重要的資源，煤炭開采的效率和質(zhì)量對煤礦企業(yè)經(jīng)濟效益具有重要影響。但是在當前煤礦開采工作進行過程中，其使用的機械開采設備的功率大多是恒定的，這就導致在設備處于閑置狀態(tài)時，由于設備沒有關閉，因而還會產(chǎn)生大量的能耗浪費，需要相關單位加強重視，及時解決。

1.變頻節(jié)能技術及其基本原理

變頻節(jié)能技術是應用半導體元件來對電流的工作頻率進行調(diào)整，繼而實現(xiàn)調(diào)整設備運行功率的目的。該類方法不僅可以提高設備的運行效率，還可以降低設備運行過程中不必要的能源耗費，對提高企業(yè)的經(jīng)濟效益具有重要意義。變頻器在節(jié)約能耗方面發(fā)揮了重要作用，其負載狀態(tài)明顯改善，在調(diào)節(jié)輸出頻率時遇到的問題明顯減少，可以有效提高其后續(xù)各項工作的工作質(zhì)量，延長電動機的使用壽命。該過程中應用的主要原理是利用變頻器將線路中的電流轉(zhuǎn)變成直流電，同時可以發(fā)揮濾波的作用來開展后續(xù)工作，再通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)變成可控的交流電，最終輸出到電動機中，可以有效提高其各項工作的工作質(zhì)量。該技術的應用可以克服傳統(tǒng)電動機工作過程中功率不變的弊端，與以前相比設備將會運行得更加平穩(wěn)，對提高設備運行的整體質(zhì)量具有重要意義。

2.變頻節(jié)能技術在煤礦井下機電設備中的應用

2.1變頻節(jié)能技術在煤礦井下提升機運行中的應用

煤礦井下機電設備主要由提升機、采煤機、膠帶輸送機以及流體負荷設施組成，提升機作為煤礦井下機電設備的主要組成設備之一，對于煤炭的開采起著十分重要的作用。在傳統(tǒng)的提升機控制中，雖然采用金屬電阻對提升機的運行速度進行調(diào)整，但是無法根據(jù)實際的工作需求對提升機的運轉(zhuǎn)速率實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整，并且傳統(tǒng)的金屬電阻在調(diào)整的過程中存在著較高的能耗問題，并且金屬電阻在調(diào)整提升機速率的過程中會放熱，因此存在一定的安全隱患。采用變頻節(jié)能技術可以對提升機的運行效率實現(xiàn)自動控制，可以根據(jù)提升機的實際需求來調(diào)整工作速率，同時具有節(jié)能作用，有效降低煤礦井下提升機的電能消耗。

2.2變頻節(jié)能技術在采煤機中的應用

采煤機是煤礦開采的主要設備之一，傳統(tǒng)的采煤工作中，煤礦井下的采煤機選擇架線式牽引機，并且牽引機的動力來源于直流電機，雖然直流電機的反應速度較快，但是直流電機的構造復雜，并且功率較小，無法滿足采煤工作的需求。此外，直流電機的故障發(fā)生率較高。從我國煤炭企業(yè)發(fā)展的整體情況來看，我國大多數(shù)煤礦采用觸頭電阻的方式來調(diào)整直流電機的工作速度，但是調(diào)整過程中的調(diào)整效率極低，并且會造成大量的能源浪費，因此，本文主要采用三相異步交流鼠籠式電機來對傳統(tǒng)的采煤機進行改造，在三相異步交流鼠籠式電機中應用變頻節(jié)能技術可以對采煤機的運行速率進行均勻調(diào)節(jié)。我國大多數(shù)煤礦企業(yè)的架線式牽引采煤機的功率為2×150kW，工頻的變頻電壓為460V，因此在額定轉(zhuǎn)速下可以對電機進行調(diào)速，而將變頻節(jié)能技術應用于其中可以有效提高電機控制效率。

2.3變頻節(jié)能技術在膠帶輸送機中的應用

由于膠帶輸送機與提升機的工作原理類似，因此在膠帶輸送機中應用變頻節(jié)能技術可以實現(xiàn)對摩擦力牽引作用的高效利用，并且通過變頻調(diào)節(jié)的功能減少設備損耗，此外，通過變頻節(jié)能技術可以對膠帶輸送過程中的驅(qū)動機的功率進行調(diào)節(jié)，從而減少膠帶輸送機的故障概率[1]。與此同時，通過對變頻節(jié)能技術的應用，可以避免輸送機電機啟動過程中的電流波動，從而減少機械沖擊和電機發(fā)熱，提高膠帶輸送機的安全性與穩(wěn)定性，在保障設備以及操作人員安全的基礎上有效提高膠帶輸送機的運行效率，以此發(fā)揮膠帶輸送機的最大作用，提高采煤、輸煤工作的效率。此外，變頻節(jié)能技術在煤礦井下機電設備的應用過程中可以實現(xiàn)功率同步，從而實現(xiàn)各設備之間的協(xié)調(diào)工作。

2.4變頻節(jié)能技術在流體負荷設施中的應用

流體就是指的液體、風等，因此流體負荷設施主要是煤礦井下機電設備中的風機與各種泵，通過變頻節(jié)能技術的應用，可以有效降低設備轉(zhuǎn)速，但是流體輸送效率會提高，因此，通過相關數(shù)據(jù)顯示，在流體負荷設施中引入變頻節(jié)能技術可以在降低設備功率的同時提高工作效率，提高流體負荷設施的適應能力。

3.變頻節(jié)能技術在煤礦井下機電設備運用過程中的障礙及解決方法

3.1變頻節(jié)能技術在煤礦井下機電設備運行過程中的障礙

通過本文前半部分的論述可以發(fā)現(xiàn)，將變頻節(jié)能技術應用到煤礦井下機電設備的運行中去可以有效降低設備運行能耗，同時提高機電設備的運行效率。雖然變頻節(jié)能技術在理論上具有巨大的應用優(yōu)勢，但是在實際的應用過程中，由于種種因素的阻礙，變頻節(jié)能技術并沒有得到很好的利用。在大型煤炭企業(yè)中，可以調(diào)集資金和人才去引進并應用變頻節(jié)能技術，同時還可以針對不同機電設備的實際需要對變頻節(jié)能技術進行創(chuàng)新，但是在我國的中小型煤炭企業(yè)中，由于缺乏充足的資金，往往無法引進變頻節(jié)能技術[2]，并且由于技術上的限制，缺乏專業(yè)化的人才進行技術指導，導致變頻節(jié)能技術即使引進了也無法達到預期的應用效果。除了上述因素之外，變頻節(jié)能技術主要應用于井下機電設備，但是井下機電設備的工作環(huán)境較為惡劣，往往是潮濕、地位、高壓的工作環(huán)境，因此變頻節(jié)能技術無法充分發(fā)揮技術優(yōu)勢，此外，在技術應用過程中，還需要考慮應用過程中出現(xiàn)安全隱患的可能性，在技術應用過程中需要對安全隱患進行及時規(guī)避。需要注意的是，要想有效應用變頻節(jié)能技術，必須針對該技術形成特定的管理制度，從而實現(xiàn)對設備、人員以及技術應用情況的動態(tài)監(jiān)管，但是就目前的技術應用現(xiàn)狀來看，并未形成具有針對性的管理制度。

3.2變頻節(jié)能技術應用障礙的解決對策

針對資金問題和技術問題，中小煤礦企業(yè)之間可以開展合作，共同籌集資金來引進節(jié)能變頻技術，并且利用豐厚的待遇來吸引人才、留住人才，從而推動變頻節(jié)能技術的應用。對于資金不足的企業(yè)來說，也可以依附于大型煤礦企業(yè)，并派遣學習人員進入大型企業(yè)內(nèi)部展開學習，從而為自身引入變頻節(jié)能技術積累經(jīng)驗。在變頻節(jié)能技術應用的過程中，煤礦企業(yè)需要加強井下設備運行環(huán)境的建設，為機電設備的運行提供安全、有序的環(huán)境，同時對機電設備運行過程中可能出現(xiàn)的隱患做好預防工作，并且做好緊急預案。最后，煤礦企業(yè)需要針對技術應用情況制定相應的管理制度[3]，加強對于設備、人員以及技術應用現(xiàn)狀的管理和監(jiān)督。

結論：

簡而言之，煤礦企業(yè)的發(fā)展關系到國民經(jīng)濟的正常運行，同時煤礦開采又屬于高危作業(yè)，因此通過變頻節(jié)能技術的應用，不但可以降低煤礦開采的能耗，同時還能提高煤礦開采的安全性，提高機電設備運行的穩(wěn)定性，從而促進煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)。

參考文獻：

[1]李小蓉.煤礦企業(yè)機電設備的節(jié)能降噪措施探究[J].技術與市場，2018（6）：201，203.

[2]劉洋.關于煤礦機電設備中變頻節(jié)能技術的思考[J].機械管理開發(fā)，2019，31（9）：189～191.

[3]鄭志平.變頻節(jié)能技術在煤礦井下機電設備中的應用[J].中國新技術新產(chǎn)品，2018（16）：15～16.