煤矿机电设备节能改造中变频技术的应用

郑 立

（山西西山煤电股份有限公司马兰矿 山西古交 030205）

引言

我国属于煤炭资源储量大国，占世界储量的13%，储备总量仅次于美国和俄罗斯。煤炭带国民工业生产提供有利的保障。但是在煤炭产业发展的背景下，存在煤炭市场处于供大于求、中小煤炭存在私自开采等众多问题。在推动能源革命和经济发展新常态下，煤炭市场呈现低速增长甚至零增长态势，国家针对煤炭行业的诸多问题，先后出台政府干预的宏观调控政策，依法依规对现有涉煤行政审批事项和相关收费进行全面清理，制订与国民经济发展水平相适应的、统一的污染物排放收费标准，以排放标准控制能源消费量，调控和优化能源消费结构，重塑公平的能源竞争环境等重要举措[1-4]。

1 绕浅析变频节能技术概述

随着国家一些列围绕煤炭行业出台的管控措施，其目的在于有效降低煤炭生产的耗能问题，并提升煤炭产业的生产质量和效率。变频节能技术近年来在我国煤炭生产行业广泛使用，经实践证明，在煤炭机械设备中使用变频节能技术有助于采煤机、皮带传输机和提升机等机械设备有效的降低耗能的同时提升生产效率。

变频节能是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。在目前煤炭产业开采过程中，主要煤炭机电设备采用电子技术、电机传动技术和微机技术等。通过在实践生产中的使用，煤炭机电设备建立变频控制技术。变频控制技术运用在机电设备中，对机电技术和弱点技术有效联系，形成具有综合性的电子技术。变频节能原理是通过电子半导体部件将电压转化成现有工作频率。变频节能技术实现机电设备低耗能的改造目的，将整流器转变为直流电源的工频电流，利用电压和频率有效控制电流[5]。

2 变频节能技术在我国煤炭机械设备中的应用现状

随着我国经济的发展，对煤炭能源的需求不断加剧。我国逐渐成为了世界上耗能的大国，作为最大的发展中国家，我国的社会经济水及科学技术不断发展过程中，在能源有效利用率上整体水平偏低，存在煤炭资源开采高耗能的情况，一定程度上有碍煤炭行业可持续发展战略。为了顺应时代对环保的发展需要，实现煤炭行业可持续健康发展，亟待呼唤节能环保的开采技术出现。

近年来，随着国家对中小煤炭企业的管控及人们环保意识的进步，煤炭行业纷纷采用变频节能技术，并在煤炭机电设备中广泛使用。在众多采煤机、皮带传输机和提升机等机械设备上装置变频节能技术，可有效提升设备的稳定性、安全性，同时减少开煤炭开采过程中的机电设备高耗能的情况。实践中发现变频节能技术的使用，可有效降低机械设备的维修频次、保养频次，煤炭企业降低对机械设备维护保养的成本，有效的提升企业的经济效益和生产效益[6]。

3 煤矿机电设备中变频节能技术的应用探讨

随着电子技术和微电子技术的飞速发展，各类煤炭机电设备也随着发展发生日新月异的变革。变频节能技术为煤炭机电设备提供有效的技能保障，进而实现生产成本费用、机电设备使用折旧率减低的同时，生产品质不断提升。在煤炭机械设备发展中对变频技术也提出新的要求。煤炭行业管理者在机电设备购置和使用中注重变频节能技术，加速技术其实现应用[7]。

3.1 机电设备中变频技术应用原理

在煤炭机械设备中，IGBT和GTR模块交替运用，促进煤炭节点设备功率的IPM模块发展逐渐增加。同时理论实践对压频比控制技术也在不断更新，运用矢量控制在变频节能技术上得到高频次运用，使煤炭机械设备在调速功能具有良好的控制性和识别性功能。变频节能技术逐渐由单一数字处理技术向集成电路过渡，运用精确指令及数字信号控制运算方法。在机电设备使用中，变频器采用电力半导体通路和交流电频率向电压和频率之间进行转化。让机电设备改变频率的同时，调整设备运动速度得以良好实现。

3.2 变频节能技术在皮带传输机上的应用

皮带传输机是在煤炭生产过程中的重要组成部分，重要作用是对井下煤炭起到传输运输的作用。在传统的皮带传输机应用中，皮带机使用液力耦合器实现软启动模式。但在长时间使用后容易产生皮带老化、断裂的呢过问题。在皮带传输机运转过程中，会受到煤炭向下的重力、皮带之间的摩擦力和垂直皮带的弹力，在众多力相互作用下将井下煤炭向上是运输。随着皮带传输机械设备的更新换代，变频技术引入到皮带传输机上，使电机运转后电流得到很好的控制不断减少电流的波动，有效稳定皮带传输机的性能。让运输功率更为平均，有效解决机电内冲击和机械发热的情况，提升皮带传输机传递工作的平稳、安全开展[8]。

3.3 变频节能技术在提升机上的应用

提升机是对井下废料、矿石及开采设备的提升和运输。由于井下系统的地质、地形复杂。及工作运行速度的加快，提升机在运输不同物件时随着传输要求电机转动采取相应的转速。因此，为了保障提升机的电机转动平稳、可靠运行，变频节能技术实现交流电传动系统在提升系统要求下按照一定速度调节，通过PLC控制系统对高压变频调速系统实现控制功能。使提升机对于位置和速度得以精准控制，保障运送系统不受外界干扰平稳安全提升[9]。

结语

变频节能技术的发展，被广泛应用于煤炭行业机械设备的生产过程中。这一技术可有效控制设备的运行速度、使用功率等方面，同时有效降低机械设备维护保养频次。通过在采煤机、皮带传输机和提升机等机械设备上的实践应用，变频节能技术可有效提升煤炭行业的经济效益，同时符合我国对可持续发展理论中实施资源的优化配置的要求。煤炭行业降低能源消耗才能从真正意义上实现稳步发展[10]。