煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用分析

文/趙子杰 孫中海，山東能源棗莊礦業(yè)集團(tuán)新安煤業(yè)公司

1 變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用的作用

變頻節(jié)能技術(shù)是指，通過(guò)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行中的電流頻率，降低設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的電能消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果的一種技術(shù)。變頻節(jié)能技術(shù)主要基于變頻器設(shè)備，這種設(shè)備通常包含電源裝置、電極電容裝置、指令輸入裝置、數(shù)控裝置等。變頻器通過(guò)這些設(shè)備的配合，改變機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的電流頻率，進(jìn)而改變?cè)O(shè)備運(yùn)行的轉(zhuǎn)速。變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用，主要有以下幾方面的積極作用：①有利于煤礦整體運(yùn)行能耗的降低，推進(jìn)煤炭生產(chǎn)行業(yè)，由資源能源消耗型產(chǎn)業(yè)，向集約型產(chǎn)業(yè)的反向發(fā)展。②提高機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少機(jī)電設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行造成的設(shè)備損耗，減少煤礦企業(yè)在巡檢與維修中投入的人力物力，提高煤礦機(jī)電設(shè)備管理的實(shí)際效能。

2 煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 在采煤機(jī)中的應(yīng)用

采煤機(jī)是煤礦開采的核心設(shè)備，集機(jī)械、液壓、電氣為一體，組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜且龐大。由于地下煤礦工作環(huán)境非常惡劣，導(dǎo)致采煤機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)故障，給采煤企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。但是，利用采煤機(jī)進(jìn)行采煤，可以減少人工勞力，提高采煤的安全性，且機(jī)器可日夜工作，提高了采煤的工作效率。隨著我國(guó)數(shù)字化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，采煤機(jī)更加智能化、人性化、簡(jiǎn)單化，采煤故障明顯降低。但是，這些高科技的運(yùn)用都需要耗費(fèi)大量電能，增加了采煤成本。尤其是近幾年，國(guó)家提倡可再生能源發(fā)展，各行各業(yè)開始關(guān)注可再生能源，逐漸淘汰非再生能源。煤作為主要的非再生能源之一，市場(chǎng)需求逐漸縮短。為求生存，煤礦企業(yè)必須降低生產(chǎn)成本，而節(jié)約能耗成為降低生產(chǎn)成本的重要對(duì)策之一。為節(jié)約能耗，很多煤礦企業(yè)開始關(guān)注電流型變頻器，并將其應(yīng)用于采煤機(jī)，根據(jù)采煤機(jī)工作實(shí)際需要改變電壓和頻率，使電壓和頻率始終以最適合采煤機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行工作，從而減少電壓和頻率過(guò)高或者過(guò)低產(chǎn)生的能耗，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

2.2 在風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

風(fēng)機(jī)主要應(yīng)用在礦井中，為礦井內(nèi)部進(jìn)行通風(fēng)換氣，礦井內(nèi)部的作業(yè)完成程度不同，對(duì)風(fēng)機(jī)的速度要求也不同，所以風(fēng)機(jī)要時(shí)刻處于更新狀態(tài)，以使風(fēng)機(jī)滿足速度、范圍以及精度等方面的要求。更新的風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中也需要維修，頻繁維修會(huì)造成大量成本?；诖耍嚓P(guān)人員有必要將變頻節(jié)能技術(shù)與風(fēng)機(jī)結(jié)合起來(lái)，使風(fēng)機(jī)更加節(jié)能有效。風(fēng)機(jī)中的變頻技術(shù)是在原電機(jī)調(diào)速技術(shù)上集成其他信息技術(shù)和控制技術(shù)的綜合技術(shù)，所以其不僅能對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率形成控制作用，還會(huì)對(duì)能源消耗量進(jìn)行控制，在該技術(shù)運(yùn)用中，風(fēng)機(jī)可以自行調(diào)速，不需要更換，所以維修成本也會(huì)降低。風(fēng)機(jī)一直處于正常運(yùn)行狀態(tài)，而不是頻繁開啟關(guān)閉，則開啟關(guān)閉消耗的巨大能量也會(huì)得到節(jié)約。另外風(fēng)機(jī)在閉環(huán)控制中，也會(huì)有效減少能源消耗。

2.3 在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)力一般為摩擦力，其在煤礦機(jī)電設(shè)備中，則以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，以摩擦力為牽引力，該種裝置主要采用軟啟動(dòng)方式，在該種方式中，工頻電流在拖動(dòng)牽引中起著重要作用。雖然會(huì)使物料正常運(yùn)輸，但在運(yùn)輸中，物料與輸送機(jī)皮帶的磨損以及皮帶與設(shè)備之間的磨損都會(huì)縮短該裝置的使用期限。嚴(yán)重情況下，皮帶不會(huì)保持完好無(wú)損狀態(tài)，甚至?xí)l(fā)生斷裂。在選擇變頻節(jié)能技術(shù)后，變頻器會(huì)對(duì)電機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)下的電流量進(jìn)行控制，使多余的電流能進(jìn)入電網(wǎng)，避免產(chǎn)生副作用。如此設(shè)備也不會(huì)發(fā)生溫度飆升過(guò)高現(xiàn)象。變頻節(jié)能技術(shù)的節(jié)能主要體現(xiàn)在電機(jī)調(diào)速過(guò)程中，轉(zhuǎn)速會(huì)根據(jù)該裝置的負(fù)荷率變化而變化，直至處于經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行狀態(tài)。這會(huì)使設(shè)備磨損減輕。變頻節(jié)能技術(shù)的另一優(yōu)勢(shì)為可以使設(shè)備實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，如此設(shè)備便可以改善原來(lái)的啟動(dòng)模式，以降低開啟消耗電流。變頻器在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用，還可以對(duì)該裝置的電路起到保護(hù)作用，使其免于發(fā)生過(guò)流或短路等問(wèn)題。

2.4 在提升機(jī)中的應(yīng)用

在我國(guó)的煤礦機(jī)電設(shè)備中一項(xiàng)重要的機(jī)電設(shè)備是提升機(jī)，提升機(jī)具有非常重要的作用，在煤礦的生產(chǎn)和人員安全方面起著很關(guān)鍵的作用。在以前傳統(tǒng)的煤礦機(jī)電設(shè)備中，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路內(nèi)接入金屬電阻，這種方法雖然可以調(diào)速，達(dá)到要求，但是在實(shí)際的操作過(guò)程中，存在著很大的安全隱患，而且這種方法大量消耗電能。變頻節(jié)能技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用，有利于實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)信息的化的控制，提高提升機(jī)的控制力，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，有效完成重要任務(wù)。

2.5 在主排水泵中的應(yīng)用

在對(duì)煤炭進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)的過(guò)程中，通常要以實(shí)際情況為依據(jù)對(duì)水流量進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，最為普遍的就是在變工況的情況下運(yùn)行，通過(guò)對(duì)相關(guān)機(jī)械設(shè)備的使用，合理調(diào)節(jié)閥門的開闔程度，從而使水泵得到運(yùn)行。在水泵運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間之后，水泵的運(yùn)行效率會(huì)不斷被降低，以至于造成了水泵使用期限的大幅度縮短。通過(guò)將變頻技術(shù)合理地使用到水泵設(shè)備中，在水泵設(shè)備中安裝能夠進(jìn)行變頻的變頻器以及 PLC 控制器，通過(guò) PLC 控制器的作用，使得變頻器在一定的程度上得到靈活性和智能化的提升，從而保障了生產(chǎn)運(yùn)行的高效性和安全性。通過(guò)變頻器的使用，可以對(duì)水泵的啟動(dòng)和停止進(jìn)行靈活的控制，從而使水泵因頻繁的啟動(dòng)和停止或者是空轉(zhuǎn)而導(dǎo)致消耗大量能量的情況得到有效的緩解和降低，還可以使設(shè)備損耗得到顯著的降低。

綜上所述，變頻節(jié)能技術(shù)通過(guò)改變電流頻率來(lái)改善煤礦機(jī)電設(shè)備的性能，提高其環(huán)保性，廣泛應(yīng)用于提升運(yùn)輸?shù)仍O(shè)備中。