变频技术在煤矿节能中的应用探讨

王雪枫

（东曲矿矸石山治理科排矸队 山西太原 030200）

引言

在煤矿开采过程中，很多机械的运转都离不开电动机的配合。在以往工作中，老式电动机均为定频式电动机。在煤矿开采工作中，定频式电动机很难根据实际生产情况进行适当的调整，能源浪费的情况较为严重。变频技术的提出，让电动机具有了先进的调速方式，也具备了显著的节能效果。因此，变频技术与采矿设备的融合也受到了煤矿开采企业的关注。

1 变频调速技术在风机上的应用

随着矿井开采深度的增加，巷道也不断延长。虽然风量随着开采深度的增加没有明显的变化，但是对风压的要求却是不断增加的。这就需要提高风机的功率来保障矿井的通风需求。一般情况下，实际的用风量远远低于其额定流量。所以，在生产过程中就需要通过安装风门限流器等方法增加阻力，或者采用放风的方式减少流入矿井中的风量[1]。

自耦降压启动柜是传统的风机控制设备。该设备存在供电网络波动较大、电能浪费严重、调节精度差等问题。为了解决这些问题，人们开始尝试用变频调速器对风机进行控制。变频调速器采用正弦波PWM 方式对电动机的启动、加速、减速进行控制。该技术的工作原理是对脉冲列的脉冲宽度进行调节，以改变输出量和波形的方式获得按正弦包络电压波输出值，从而起到对电动机进行控制的作用。相比传统自耦降压启动柜，变调速器减少了放风的步骤，并提高了调节精度[2]。

另外，电动机功率会随风机转速的降低而降低。当风量下降20%时，转速也会下降20%，轴功率则能下降50%左右。如果风量下降50%，轴功率能下降到额定值的15%左右。可见，变频调速技术在风机上的应用，能够有效节约电能。

2 变频调速技术在空压机上的应用

相对其他矿山生产设备来说，空压机的电机功率较大。空载（卸载）星—三角启动方式更适合空压机。这种设备加载和卸载动作时在瞬时间完成的。所以，启动动作会导致空压机内有较大的电流。可见，加载和卸载时产生的电流会对设备本身产生较大冲击。与此同时，空压机内部的压缩气源也会产生较大波动。长此以往，设备的磨损承程度会不断加深，设备使用寿命也会受到影响[3]。

一般来说，空气压缩机配备的电动机不能调速。所以，我们不能通过控制压力和流量大小来对输出功率进行调整。由于电机不能频繁启动，这就导致电机在用气量较少的时候仍然需要运行，电能浪费问题严重[4]。

在空压机中融入变频技术，能够通过实现电机软起、软停，并降低启动过程对设备产生的冲击，保证设备良好的运行状态。电机在变频控制技术的作用下，能够根据用气量的大小，调节电机转速，控制空压机运转状态，保持供气系统气压的稳定。从而避免用气量较少的时候电机空载运行问题的出现，并实现节能的目的。

3 变频调速技术的优点

第一，变频调速技术适应的电压范围较广。可以在不同电网状况下工作。变频调速技术实现了设备的软启动，降低了启动电流对设备的冲击，也减少了大电流对电网的电涌冲击。通过变频设备的调整，电机在低速运行时的转矩加大，运转状态更稳定。设备的使用寿命得到延长。

第二，目前各个企业使用的变频技术，都融合了完善可靠的保护功能。过载保护、过压失速保护、自动转矩补偿保护等功能，在很大程度上为企业的安全生产提供了保障。

第三，变频调速技术具有较大的调速范围，调速精度相对较高，部分设备能够实现无极调速。总体的调节效率较高。在目前信息可视化技术的配合下，矿山可以对相应的变速调频设备实现远程控制，从而降低了矿山人力物力的投入，有助于实现智能化的矿山开采模式[5]。

结语

综上所述，变频调速技术在风机和空压机上的运用，有效地降低了矿山的能源消耗。同理，该技术也可以用于风机、水泵等设备上。变频调速技术的应用一方面在满足生产工艺要求的前提下提高了设备的效率，另一方面也降低了设备维护所需的费用。如果能够在变频调速设备上加装远程感应控制系统，更能实现矿山对设备的远程监视与调控，从而起到及时了解设备运行状态的作用。无论是矿山管理者还是技术人员，都需要通过不断完善自己以及积极了解先进技术，对现有的开采技术进行改革创新，从而促进行业的不断发展。