煤矿机电设备变频技术应用

钱明

云南能投威信煤炭有限公司657903

摘要：随着经济快速发展与科学技术水平提高，我国煤炭行业不断应用新技术、新工艺、新设备、新材料，机械化水平不断提高。现代机械设备大都实现了自动化控制，并将计算机技术以及电子信息技术成功的运用到工业生产中，为降低生产能耗，减少环境污染提供了可能。但在目前状况下，煤矿机电设备多为大功率高耗能装备，不能很好的适应国家节能减排的总体要求。因此，必须通过新技术的运用逐步解决这些问题。变频技术应用就是有效方法之一，在煤矿企业生产的过程中，借助变频技术已经成为煤矿企业减少生产成本，提高企业经济效益的重要手段。

关键词：煤矿；机电设备；变频技术

1.变频技术概述

在对煤矿机电设备的动力设计过程中，机器设备在正常使用过程中完全可以脱离超负荷的工作状态，缩短生产的时间。为了使机械设备既能满足工作动力的要求，又不造成能源的浪费，在设备使用的过程中可以融入变频技术，避免设备产生多余的能源消耗。变频技术包括电机传动技术、电力电子技术以及计算机技术，是一门综合性比较强的技术。

2.变频技术在煤矿机电设备中的应用

在煤矿生产领域，变频技术的应用越来越频繁，不仅能够减少能源的消耗，还能保护好环境。而且在操作的过程中更加简单、灵活，能够通过计算机技术实现设备的远程控制和实时监控。

2.1变频技术在提升机中的应用

提升机是煤矿开采行业最重要的基本设备之一，在煤矿的开采工作中，开采人员需要乘坐提升机来到指定的工作地点，还要通过提升机将采煤过程中所需要用到的开采工具以及开采设备运到工作地点。当煤炭被开采出来后，还需要通过提升机将煤炭运输出地面，所以提高提升机的性能会对开采工作产生有利影响。传统提升机TKD系统的速度调节主要采用转子串接电阻调速，基本原理是根据转子串接电阻值的大小，操作人员同时施加机械闸，利用机械制动和电机拖动的合成特性来达到要求的速度。这样做，不仅耗电量大，闸瓦磨损快，而且操作人员工作非常紧张，安全性、可靠性差。同时传统TKD系统中转子串接电阻调速是有级调速，在加减速时有较大的机械冲击，一方面使系统运行不平稳，一方面增加机械部分维修的工作量，减少提升机械的使用寿命。而变频调速是通过改变电机定子电源频率的方法，无需制动闸的参与就可获得所需的速度。电机的功率与电源的频率成正比，改变电源频率既能实现调速又节约了电能，实际测试节约电能35%以上。同时，采用变频调速，频率从最小到最大可以实现连续变化，达到无级调速，通过PID控制、调整参数，可在最小频率时输出最大转矩，从而最大限度减少了惯性带来的电气与机械冲击，使系统整体运行平稳。

2.2变频技术在皮带机中的应用

皮带机在煤矿生产中通过电机产生动力牵动皮带运转，将皮带上矿料以皮带运输。皮带运转依要轮毂、皮带摩擦力，在皮带机启动时需要足够的电流才能使皮带运转，因此在启动过程中会占用很大功率，不利于降低能源消耗目标的实现。国内大部分的煤矿皮带机以液力耦合器实现皮带机软启动。启动时会由于电机电流较大，导致电路电压不稳定，从而加剧了皮带损坏和断裂情况的发生。另外，耦合器工作中产生大量的热量，使机器内部的油温上升，从而加速了机械的磨损和老化，威胁机器设备使用安全。皮带机应用变频技术，能够实现设备软启动，提高了设备运行与启停稳定性。相对传统的耦合器来说，大大提高了能源的利用效率，有效的减少了能源的消耗。与此同时，还大大节约了设备维护的修理的费用，能够切实保障煤矿企业的经济效益。

2.3变频技术在水泵中的应用

开采煤矿时，水流量要长期保持变工调节的运行状态。传统的水泵调节水流量时通过机械调节阀门开度来实现，在此过程中会严重影响水泵电机稳定性和工作持续性，进而降低使用寿命。在应用变频技术后，同一排水量基础上水泵电机功率、电流明显下降，变频技术可自由控制水泵起停，根据需求控制电机加减速，减少水泵空转时长，减低了设备频繁起停消耗大量能源。水泵电机设备的损耗也能在很大程度上减少，同时还能降低设备的机械冲击，耐久度会明显提升，进而降低了水泵的维护、修复成本。

2.4变频技术在风机设备中的应用

目前，我国近一半的发电量用在拖动风机、泵类、压缩机等设备上，其中风机泵类的效率与国外相比低5%左右。风机是煤矿生产重要的机电设备，煤矿生产的不同阶段对风机的要求也大相径庭，传统的做法是重复变更风机的模式，但是这种方法操作起来十分繁复，不仅增加了工作人员的工作量，同时风机模式的频繁改变也会加速风机疲劳使设备容易发生故障，这种做法也导致部分风机闲置不能发挥作用，增加了煤矿生产成本。而在风机中增加变频技术能够有效解决上述问题，同时满足不同条件下的矿井通风问题。变频调解下风机的节能效果可以通过风机性能曲线得到反映，工作人员可以通过调节电机的转速改变性能曲线，在满足工艺要求的前提下，风机的工作点能够始终保持在高效区，功率比工频条件下显著降低。

在煤矿开采作业中，通风机起着举足轻重的作用，能够为井下作业的人员提供充足的氧气，保证煤矿开采人员的安全。因为煤矿开采作业的工作量比较大，作业人员需要长时间的待在井下作业，因袭通风系统要一直运转，并随着开采深度的不断增大而不断增大。通风系统运转速度越快，其消耗的能量就会越多。且通风机在启动的过程中同样需要耗费大量的电流，对电网设备造成摩擦和损坏，使用变频技术对通风机的转速进行控制，能够有效的减少电能的消耗，同时还可以实现通风自己的软启动，延长风机的使用寿命。

2.5变频节能技术在采煤机中的应用

采煤机是煤矿生产工作的重要机械，一旦采煤机出现故障一条线路上的生产就要停止。采煤机的运行环境十分恶劣，因此要尽可能选择质量好、性能优良的设备，目前随着采煤机功能的不断加强，出现故障的可能性也越来越大，给企业的安全生产带来极大隐患。变频技术的发展有效解决了这一问题。目前，交流传动与控制技术已经成功应用到采煤机中，采煤机由最初的液压牵引发展到今天的交流电牵引，同时随着电子技术的不断发展变频器得到大规模运用使启动扭矩提升到额定扭矩的2倍。牵引拖动分为“一拖一”和“一拖二”两种，目前主流系统为“一拖一”系统，我国能量回馈型四象限运行的交流变频调速技术处于世界领先水平。变频调速技术的使用解决了传统采煤机存在的问题，能够保证采煤机对大倾角工作面能够较大范围内的调节制动力矩，维持牵引力基本不变，减少安全事故的发生。

3结束语

煤矿生产需要大量机械设备的支持，而这些设备大都需要电能来维持其正常的运转和工作。随着我国节能减排理念的进一步落实和推进，煤矿生产企业将变频技术成功引入到煤矿生产作业中，不仅降低了能耗，还减少了对环境的污染。煤矿产业应实时关注市场变化，根据时代的要求不断变革其生产技术，更新生产设备，以更好的迎合时代发展的需要，在不断提升设备工作效率的基础上实现节能减排的效果。

参考文献

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