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

張永剛

（山西煤炭運銷集團蒲縣昊興塬煤業(yè)有限公司，山西臨汾 041000）

0 引言

在我國工業(yè)化的進程中，煤礦資源起到了至關(guān)重要的作用，當(dāng)前我國的煤礦需求量與日俱增，用于煤礦開采的電能也逐漸增多。在煤礦開采中，需要很多的機電設(shè)備實現(xiàn)煤礦的開采和清潔，由于當(dāng)前我國提出了可持續(xù)發(fā)展的理念，在這些設(shè)備的運行中，要采取節(jié)能技術(shù)對其進行優(yōu)化，降低能耗，這樣可以大大降低煤礦開采中耗用的電能。

為了響應(yīng)國家可持續(xù)發(fā)展的理念，節(jié)約資源，要在煤礦開采中做好規(guī)劃，節(jié)約用電，利用變頻節(jié)能技術(shù)對煤礦機電設(shè)備進行優(yōu)化，在保障煤礦開采效率的同時，盡可能降低電能的消耗，這樣才符合我國可持續(xù)發(fā)展的理念，促進我國經(jīng)濟的發(fā)展。

1 煤礦機電設(shè)備應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)的重要作用和現(xiàn)狀

1.1 煤礦機電設(shè)備應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)的作用

在煤礦機電設(shè)備中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)可以按照實際的情況調(diào)整工作效率，降低機電設(shè)備耗用的電能。其工作的基本原理是：通過交流電的周期進行固定模式的頻率更換，在實際的工作中可以根據(jù)各機電設(shè)備的工作內(nèi)容和工作負(fù)荷進行調(diào)整。當(dāng)前我國提出了可持續(xù)發(fā)展的理念，在各行各業(yè)中都要應(yīng)用此技術(shù)，在煤礦開采中各種機電設(shè)備耗用的電能較多，通過變頻運行可以有效降低電能消耗，降低企業(yè)成本，促進煤礦開采行業(yè)走上可持續(xù)發(fā)展之路。

1.2 煤礦機電設(shè)備應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀

隨著我國工業(yè)化的不斷發(fā)展，煤礦的需求量越來越高，煤礦開采中耗用的電能一直居高不下，為了解決這種耗能高的情況，在我國煤礦產(chǎn)業(yè)開始應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)于機電設(shè)備中，當(dāng)前主要在采煤機、提升機、風(fēng)機及皮帶機中應(yīng)用了變頻節(jié)能技術(shù)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，用于煤礦開采的電能已經(jīng)有所下降，基于這種形勢，工作人員要深入研究變頻技術(shù)的應(yīng)用，在保證煤礦開采效率和質(zhì)量的情況下，大幅降低煤礦開采耗用的電能，促進我國煤礦開采行業(yè)走上環(huán)保節(jié)能之路。

2 煤礦機電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的原理

當(dāng)前，在我國煤礦開采行業(yè)中主要在采煤機、提升機和皮帶機中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，其工作的基本原理是：基于交流電的固定周期模式來改變設(shè)備的運行功率，在變頻模式的基礎(chǔ)上，引入智能化電氣系統(tǒng)，實現(xiàn)智能變頻，例如機電設(shè)備在空載運行時，設(shè)備可以馬上將功率降到最低，這樣可以降低運行耗用的電能；一旦設(shè)備滿載運行或者持續(xù)高峰作業(yè)，設(shè)備可以將功率調(diào)至最高，這樣既可以保證采煤效率，又可以降低能源消耗，是當(dāng)前我國煤礦開采行業(yè)中較為重要的研究內(nèi)容。通過在機電設(shè)備中合理地應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，還可以實現(xiàn)智能化的操作，節(jié)約成本、解放勞動力，提升采煤過程的安全性和智能性，更好地促進我國煤礦開采行業(yè)的發(fā)展。

3 變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中的應(yīng)用分析

在將變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到煤礦機電設(shè)備中時，最為重要的問題是如何根據(jù)設(shè)備的運行情況來調(diào)整實際的功率，具體的情況要根據(jù)各種不同的機電設(shè)備進行分析，如采煤機、風(fēng)機、提升機和皮帶機等。下面具體介紹變頻節(jié)能技術(shù)在這些機電設(shè)備中的應(yīng)用。

3.1 變頻節(jié)能采煤機的整體應(yīng)用

采煤機作為煤礦開采中的重要設(shè)備，涉及到了電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及機械系統(tǒng)，將變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到采煤機系統(tǒng)中，可以從這3 個方面降低電能消耗。采煤機按組成劃分可以分為切割部、裝載系統(tǒng)、行走裝置及其他控制系統(tǒng)組成：對于切割裝置來說，不同的工作面可以調(diào)設(shè)不同的功率，如果工作面較大時可以使用最大功率進行切割采煤，這樣能快速地將大工作面下的煤礦采入裝載系統(tǒng)，工作面較小時可以適當(dāng)降低切割工作面，節(jié)約電能；對于裝載系統(tǒng)來說，要根據(jù)采煤的量來調(diào)整其運行功率，使得裝載速度與采煤速度相匹配；對于行走裝置來說，采煤時和行走時的牽引力大小不同，所以行走裝置的頻率也應(yīng)該進行變頻調(diào)節(jié)，在保證足夠牽引力的情況下盡量降低電能消耗。通過變頻節(jié)能技術(shù)的合理應(yīng)用，可以提升整個采煤機的節(jié)能降耗，避免設(shè)備長時間滿負(fù)荷運行，延長設(shè)備使用壽命。

3.2 變頻節(jié)能技術(shù)在風(fēng)機設(shè)備中的應(yīng)用分析

在煤礦開采過程中，由于礦井下存在大量的有害氣體，需要長時間對礦井進行鼓風(fēng)稀釋有害氣體，如瓦斯等易燃易爆氣體。一般礦井下用風(fēng)機設(shè)備進行換氣操作，隨著煤礦開采階段的不同，煤礦內(nèi)氣體質(zhì)量也有所不同，所以需要在風(fēng)機設(shè)備中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，既能保證空氣安全采煤的要求，又能減緩風(fēng)機設(shè)備的壓力，在空氣質(zhì)量達到要求或者沒有大量瓦斯氣體時，風(fēng)機可以停止操作，這樣可以顯著降低風(fēng)機設(shè)備消耗的電能。在這個過程中，需要將空氣檢測設(shè)備和變頻風(fēng)機結(jié)合在一起，這樣風(fēng)機可以根據(jù)空氣的質(zhì)量情況自動調(diào)節(jié)運行模式，只要井內(nèi)空氣質(zhì)量滿足要求，風(fēng)機就可以停止運行。當(dāng)前這種技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)比較成熟，在我國礦井內(nèi)應(yīng)用較為廣泛。

3.3 變頻節(jié)能技術(shù)在提升機中的應(yīng)用

在煤礦開采中，對于礦井類型的礦山，主要是依靠煤礦提升機來將地底的煤礦提升到地面，然后進行下一步的加工。為了保證煤礦開采的效率，要保證設(shè)備不間斷運行，但是設(shè)備在提升過程中，空載和滿載都會消耗電能，為了解決這個問題，煤礦企業(yè)在提升機中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，結(jié)合智能化操作平臺，可以實現(xiàn)空載和滿載不同的功率，這樣既能保證設(shè)備運行的效率，又能顯著降低電能，在我國的煤礦開采行業(yè)中應(yīng)用較為廣泛。當(dāng)前較常見的提升機型號為JD-BP32-185P，其應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，運行比較穩(wěn)定，節(jié)能效果較好。

3.4 皮帶機的綜合應(yīng)用分析

由于皮帶運輸機可以源源不斷地將礦山中的煤礦運到地面，但是皮帶的荷載是變動的，而設(shè)備長時間的運行耗用的電能較大，可以通過變頻技術(shù)對皮帶機進行變頻設(shè)定，這樣可以基于皮帶機上的荷載進行變頻運行，可以顯著降低電能消耗。同時，由于變頻技術(shù)可以避免設(shè)備長時間的滿負(fù)荷運行，可以降低設(shè)備損耗，延長設(shè)備的使用壽命，這使得變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中應(yīng)用更加廣泛。

3.5 變頻節(jié)能調(diào)節(jié)下的負(fù)載荷設(shè)備應(yīng)用

在變頻負(fù)載荷的技術(shù)應(yīng)用下，依照風(fēng)機、泵的變頻調(diào)速過程，重視風(fēng)機變頻調(diào)速技術(shù)的整體應(yīng)用普遍操作。逐步加強變頻調(diào)速設(shè)備的研發(fā)，加強煤礦特殊采集環(huán)境下的變頻設(shè)備操作。按照風(fēng)機運行的轉(zhuǎn)速操作，逐步改造調(diào)整，提高整體性能。在改造前，需要對風(fēng)機運行情況進行分析，調(diào)整風(fēng)壓、風(fēng)量，改造后的輸出功率是原始數(shù)據(jù)的3 倍，在很大程度上節(jié)約了電能資源模式水平。在水泵控制調(diào)節(jié)下，需要對設(shè)備進行變頻調(diào)速節(jié)能處理。根據(jù)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的實際控制構(gòu)成，調(diào)整產(chǎn)品質(zhì)量過程中的靈活度，加強變頻節(jié)能技術(shù)下水泵的靈活運用，逐步減少平滑、減速的時間，調(diào)整外部環(huán)境的受限水平。依據(jù)井下的液體位置高度，對水泵的空轉(zhuǎn)時間進行壓縮，在很大程度上降低了排水泵的停止時間，調(diào)和電能的消耗、設(shè)備的損耗，提升整體生產(chǎn)效益綜合建設(shè)水平。

4 煤礦機電設(shè)備應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)的維護對策分析

為了進一步保證煤礦開采的效率和質(zhì)量，要采取有效措施保證機電設(shè)備的正常運行，尤其是在設(shè)備中引入變頻節(jié)能技術(shù)之后，要根據(jù)具體的設(shè)備型號和實際運行情況，加強對設(shè)備的維護，在設(shè)備安裝前合理調(diào)試，保證變頻技術(shù)的合理應(yīng)用；在設(shè)備運行過程中要加強巡視，確保設(shè)備能正常工作，提升設(shè)備運行的穩(wěn)定性。結(jié)合個人的工作經(jīng)驗，簡要提出了以下兩個維護對策。

4.1 完善煤礦機電設(shè)備維護管理制度

煤礦開采企業(yè)要健全設(shè)備維護管理制度，要根據(jù)設(shè)備的功能成立不同的部門進行工作落實。技術(shù)研發(fā)部門負(fù)責(zé)對于機電設(shè)備的技術(shù)更新，能更好地將變頻技術(shù)應(yīng)用到設(shè)備中，并在日常的巡視工作中認(rèn)真檢查，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備可能存在的技術(shù)問題；設(shè)備維修部門要負(fù)責(zé)對機電設(shè)備的日常維護和保養(yǎng)，及時消除機電設(shè)備存在的安全隱患，要檢查其變頻工作是否正常，針對可能出現(xiàn)的變頻異常情況要及時解決。要提升自身的專業(yè)水平，熟悉可能出現(xiàn)的設(shè)備故障情況和解決辦法，及時采取措施恢復(fù)機電設(shè)備的正常使用，這樣才能確保變頻技術(shù)在機電設(shè)備中的合理應(yīng)用，提高機電設(shè)備運行的穩(wěn)定性。

4.2 重視變頻節(jié)能技術(shù)和機電設(shè)備的更新

當(dāng)前，我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，技術(shù)更新速度較快，設(shè)備的升級也較快。礦山企業(yè)要重視變頻節(jié)能技術(shù)的更新，及時更換老舊設(shè)備，這樣既符合當(dāng)前國家的發(fā)展趨勢，又能更好地將節(jié)能變頻應(yīng)用到煤礦開采機電設(shè)備。在實際應(yīng)用中，新的節(jié)能變頻技術(shù)可以保持更多的優(yōu)點、改善以往的缺點，提高變頻的兼容性，使得其應(yīng)用更為穩(wěn)定。通過新技術(shù)和新設(shè)備的綜合運用，可以提升整個煤礦機電設(shè)備的工作效率。

5 結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前我國對于煤礦資源的需求量越來越大，而煤礦開采中涉及到很多的機電設(shè)備，耗用的電能較大，為了妥善解決發(fā)展與能源之間的關(guān)系，深入研究變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中的應(yīng)用是未來的方向。當(dāng)前變頻技術(shù)在我國煤礦機電設(shè)備中的應(yīng)用尚在起步階段，但是已經(jīng)初見效果。因此為了更好地提升煤礦開采的效率，降低煤礦開采成本和能耗，一定要深入研究變頻節(jié)能技術(shù)，基于其基本工作原理，提升整個采礦系統(tǒng)的節(jié)能性和智能性，促進我國煤礦開采行業(yè)的發(fā)展。