變頻技術(shù)在煤礦節(jié)能中的應(yīng)用探討

譚曉峰

（山西保利合盛煤業(yè)有限公司，山西 晉中 031300）

1 變頻技術(shù)在煤礦節(jié)能中的應(yīng)用簡析

變頻技術(shù)在煤礦節(jié)能技術(shù)中的使用主要從風(fēng)量的控制、自耦降壓啟動柜以及電動機的功率控制三個方面出發(fā)，這是因為在煤礦行業(yè)中，這三個方面的技術(shù)直接影響著煤礦開采的產(chǎn)能和效果。

1.1 控制風(fēng)量的應(yīng)用

煤礦在開采的過程中會逐漸增加開采深度，這就導(dǎo)致了巷道會不斷加長。但是，在開采的過程中，雖然巷道不斷增加，但是，風(fēng)量卻不會隨著這種深度的增加而增加，但是，巷道越深對風(fēng)壓的要求也就越大。因此，在巷道中必須進行風(fēng)量的增加，通常采用的風(fēng)機引風(fēng)。但是，傳統(tǒng)的煤礦開采中使用的風(fēng)量無法達到既定標(biāo)準(zhǔn)，這是因為風(fēng)機額的功率遠遠低于額定流量。因此，在煤礦開采的過程中會進行風(fēng)門的安裝，來進行限流，以便于增加阻力。當(dāng)然，有的也會對風(fēng)量控制的方式進行一定的限制，例如，對礦井中的風(fēng)量進行一定的控制。傳統(tǒng)的定頻電動機無法控制風(fēng)量，但是，如使用變頻技術(shù)，可以很好地對風(fēng)量進行調(diào)節(jié)控制，如果風(fēng)量過大，則可以調(diào)小風(fēng)機的功率，如果風(fēng)量過小，則可以調(diào)大風(fēng)機的功率，以便于巷道中風(fēng)量滿足礦井安全生產(chǎn)的需要。

1.2 風(fēng)機控制設(shè)備的應(yīng)用

自耦降壓啟動柜在風(fēng)機中啟動時起到的是控制作用，但是，在傳統(tǒng)的風(fēng)機結(jié)構(gòu)中，這種啟動方式對的供電網(wǎng)（造成）絡(luò)波動非常大，因此，會浪費許多的電能，加上設(shè)備的調(diào)節(jié)精度不良，在使用過程中不夠智能。在變頻技術(shù)出現(xiàn)之后，風(fēng)機控制設(shè)備也可以應(yīng)用該技術(shù)。使用變頻器進行正弦波啟動電動機，然后，對其進行加減速的控制。變頻器調(diào)速控制風(fēng)機的轉(zhuǎn)速和風(fēng)量，主要原理是對脈沖列的脈沖寬度形成調(diào)節(jié)作用，這樣可以對其輸出量和波形進行相應(yīng)的改變，甚至調(diào)節(jié)電壓的輸出值，這樣電動機的控制作用就會增強。與傳統(tǒng)的自耦降壓啟動相比，變頻調(diào)速的控制精確度也更高，也更加智能。

1.3 電動機功率控制

在煤礦開采的過程中，電動機的使用頻率非常高，尤其在控制風(fēng)量的過程中，傳統(tǒng)的電動機功率不會隨著風(fēng)量的變化而變化。例如，風(fēng)量需求已經(jīng)下降了，但是，電動機的功率仍然維持原狀，這就很容易造成能源的浪費。采用了變頻技術(shù)后，根據(jù)現(xiàn)場需要的風(fēng)量減小或用變頻器調(diào)整輸出，電動機的功率也會相應(yīng)變化。風(fēng)機轉(zhuǎn)速也會變化，達到調(diào)整風(fēng)量的效果。例如，風(fēng)量下降30%，電動機的轉(zhuǎn)速也會相應(yīng)下降30%。一旦風(fēng)量下降過多，那么，電動機的軸功率也會獲得大幅度地下降。這就讓電動機在運轉(zhuǎn)的過程中能夠比較好地節(jié)約能源，控制能源的消耗，達到節(jié)能的目的。

2 空壓機的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用

對于煤礦生產(chǎn)設(shè)備而言，空壓機設(shè)備的功率運行時變化比較大，如果不是用變頻調(diào)速技術(shù)，就很容易形成大馬拉小車的情況，因此，會造成能源的浪費。空載星——三角啟動方式可以應(yīng)用于空壓機，這是因為這種設(shè)備的加載和卸載完成比較快速，但是，在啟動的瞬間就會導(dǎo)致空壓機的電流比較大。因此，如果不進行一定的處理，對電網(wǎng)造成的波動大，設(shè)備沖擊較大。因此，壓縮機的氣源也會開始波動，如果沒有進行一定的調(diào)整，就會導(dǎo)致設(shè)備的磨損嚴重，長此以往，就會影響設(shè)備的使用壽命。

2.1 變頻技術(shù)的調(diào)速功能

傳統(tǒng)空氣壓縮機的電動機不能進行調(diào)速，但是，應(yīng)用變頻技術(shù)之后，空氣壓縮機的電動機可以進行轉(zhuǎn)速的調(diào)控，這樣電壓和電流的大小都可以進行相應(yīng)的調(diào)整。使用變頻技術(shù)后，電流電壓的有效調(diào)整可以減少設(shè)備在啟動和關(guān)閉時設(shè)備的沖擊，對設(shè)備起到保護作用，延長設(shè)備的使用壽命。

2.2 變頻技術(shù)在電動機啟停過程中的應(yīng)用

電動機在啟動和停止的過程中會產(chǎn)生能源的浪費，但是，在實際生產(chǎn)的過程中，電動機的啟動和停止是非常正常的現(xiàn)象，在空壓機使用的過程中，進行變頻技術(shù)的應(yīng)用，這樣就能促進電動機的軟啟動和停止軟運行，這樣整個設(shè)備在啟動和停止的過程中，不僅能減少設(shè)備受到的沖擊，還能減少對能源的浪費，同時，還能促進設(shè)備處于良好的運行狀態(tài)。在電動機使用的過程中，氣量的大小能夠決定電動機的轉(zhuǎn)速，因為變頻技術(shù)的使用，空壓機運轉(zhuǎn)狀態(tài)一旦發(fā)生變化，系統(tǒng)氣壓也會出現(xiàn)變化，因此，可以對電機空載問題進行良好的避免，實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

3 變頻技術(shù)的優(yōu)點

在煤礦節(jié)能的過程中，變頻技術(shù)的優(yōu)點不僅體現(xiàn)在能源的節(jié)約上，更重要的是變頻技術(shù)的使用能夠極大地促進對設(shè)備的保護，有效增加設(shè)備的使用壽命，比較傳統(tǒng)的定頻調(diào)速技術(shù)而言，變頻技術(shù)的優(yōu)點也是非常明顯的。

3.1 適應(yīng)性較強

變頻調(diào)速技術(shù)的適用范圍非常廣，這是因為在不同的電網(wǎng)下仍然可以進行工作，這是與定頻技術(shù)最大的區(qū)別。因為變頻調(diào)速技術(shù)能夠促進設(shè)備的軟啟動，因此，在設(shè)備啟動的過程中，不會像原來定頻啟動技術(shù)那樣靠消耗能量來降低啟動電流，設(shè)備受到電流的沖擊和影響較大。除了對設(shè)備造成的影響外，變頻技術(shù)的使用也能減少對電網(wǎng)的電涌沖擊。在這種情況下，電動機的轉(zhuǎn)矩不斷加大，其運轉(zhuǎn)狀態(tài)也就擺脫了以前不穩(wěn)定的狀態(tài)，延長了設(shè)備的壽命。

3.2 保護功能完善

變頻技術(shù)與定頻技術(shù)一樣，也需要多種保護功能才能實現(xiàn)變頻技術(shù)的推廣。例如，在煤礦行業(yè)中，過載保護主要是為了防止主電源線過載的情況，如果沒有過載保護，那么，主電源線就有可能會產(chǎn)生熱損壞。除此之外，熱壓失速保護和自動轉(zhuǎn)矩補償保護這些功能都讓變頻調(diào)速技術(shù)顯得更加完善，這些保護功能讓生產(chǎn)更加安全，為變頻調(diào)速技術(shù)的推廣提供了條件，也擴大了這項技術(shù)的使用范圍，因此，變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展正是因為有這些保護功能的完善而顯出更多的優(yōu)勢。

3.3 調(diào)速范圍更大

變頻調(diào)速技術(shù)在調(diào)速范圍上比較大，但是，其調(diào)速精度卻沒有受到影響，因此，采用變頻技術(shù)后的煤礦設(shè)備能夠順利完成無極調(diào)速。這對于煤礦行業(yè)的設(shè)備而言，調(diào)節(jié)的效率會大大提升。

尤其是我國近年來科技發(fā)展比較快，信息可視化技術(shù)相對發(fā)展也較好，在與信息可視化技術(shù)相配合的前提下，遠程控制是變頻調(diào)速設(shè)備的另一個優(yōu)勢，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)遠程控制，增強設(shè)備使用的安全度，還能減少人力成本，許多功能都可以通過計算機來完成，因此，能大大降低生產(chǎn)成本。這意味著在未來的煤礦開采過程中，智能化將會成為趨勢，礦山開采模式也會隨著這種變頻調(diào)速技術(shù)而不斷發(fā)生改變，促進煤礦節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，讓煤礦開采更加智能，隨著技術(shù)的不斷更新，這種智能型也會不斷提高。

4 變頻技術(shù)在煤礦行業(yè)的節(jié)能效果分析

我國對煤炭的需求是非常旺盛的，因為社會建設(shè)需要煤礦提供電能等能源。發(fā)展煤礦行業(yè)也一定會促進我國經(jīng)濟生產(chǎn)總值不斷提升。但是，在煤礦行業(yè)發(fā)展的過程中，能源的消耗量也是巨大的，除此之外，排放的污染物也非常多，這導(dǎo)致環(huán)境污染嚴重，空氣質(zhì)量也大大下降，與我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略定位相背離。

變頻技術(shù)在煤礦行業(yè)的使用，不僅能夠為煤礦的開采節(jié)省更多的工業(yè)用電，還能對高耗電的煤礦企業(yè)，進行一定的調(diào)整，尤其變頻調(diào)速設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，達到節(jié)省電量的作用，能夠減少企業(yè)的生產(chǎn)能耗，減少發(fā)電污染，還能降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。除了前文中所說的，轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)能夠提升機器運轉(zhuǎn)效率，增加機器運轉(zhuǎn)壽命，更重要的是，變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用，讓許多設(shè)備的運轉(zhuǎn)噪聲得以減少，讓企業(yè)的工作環(huán)境質(zhì)量不斷提升。在設(shè)備的啟動過程中，傳統(tǒng)的啟動方式，并不能實現(xiàn)軟啟動，這會讓設(shè)備受到?jīng)_擊，但是，變頻技術(shù)的應(yīng)用能夠讓煤礦企業(yè)中的設(shè)備實現(xiàn)軟啟動?？梢员ＷC設(shè)備生產(chǎn)產(chǎn)品的合格率，還能促進企業(yè)的量化生產(chǎn)和自動化水平。

從這一角度來看，煤礦行業(yè)如果想實現(xiàn)長遠發(fā)展，需要不斷提升及行業(yè)競爭力，提高其可持續(xù)發(fā)展水平，在保證企業(yè)經(jīng)濟效益的同時，又保證環(huán)境效益，因此，在煤礦生產(chǎn)中推廣變頻技術(shù)的引用意義特別重大。

5 結(jié)語

變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦行業(yè)中的風(fēng)機和空壓機上的應(yīng)用，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，也能促進我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。進入21世紀(jì)后，全世界都面臨能源短缺的問題，如何在節(jié)省能源的前提下，還能良好地發(fā)展經(jīng)濟，這是所有國家思考的核心。因此，大力發(fā)展變頻調(diào)速技術(shù)，能夠促進我國煤礦開采事業(yè)的智能化發(fā)展，降低煤礦開采過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染，從而為經(jīng)濟發(fā)展提供更多的環(huán)境效益。