变频节能技术在煤矿机电设备中的具体应用

2019-12-01龚鹏翔

电子技术与软件工程 2019年16期

文/龚鹏翔

煤炭资源是国家一项重要的资源，煤炭开采的效率和质量对煤矿企业经济效益具有重要影响。但是在当前煤矿开采工作进行过程中，其使用的机械开采设备的功率大多是恒定的，这就导致在设备处于闲置状态时，由于设备没有关闭，因而还会产生大量的能耗浪费，需要相关单位加强重视，及时解决。

1 变频节能技术及其基本原理

变频节能技术是应用半导体元件来对电流的工作频率进行调整，继而实现调整设备运行功率的目的。该类方法不仅可以提高设备的运行效率，还可以降低设备运行过程中不必要的能源耗费，对提高企业的经济效益具有重要意义。变频器在节约能耗方面发挥了重要作用，其负载状态明显改善，在调节输出频率时遇到的问题明显减少，可以有效提高其后续各项工作的工作质量，延长电动机的使用寿命。该过程中应用的主要原理是利用变频器将线路中的电流转变成直流电，同时可以发挥滤波的作用来开展后续工作，再通过逆变器将直流电转变成可控的交流电，最终输出到电动机中，可以有效提高其各项工作的工作质量。该技术的应用可以克服传统电动机工作过程中功率不变的弊端，与以前相比设备将会运行得更加平稳，对提高设备运行的整体质量具有重要意义。

2 变频节能技术在煤矿机电设备应用的优势

2.1 提高煤矿开采的经济效益

通过在煤矿开采过程中应用变频节能技术，煤矿机电设备运行过程中的灵活性明显增强，对应的工作参数调整等工作也会变得比较简单，继而形成采煤成本和工作需求之间的正比例关系，能源浪费等现象出现的几率大大下降，可以有效降低采煤成本。当发现已有的机电设备已经不能满足煤矿开采额需要时，相关单位会引入新的高参数条件的设备来开展后续工作，这就会导致煤炭企业的生产成本增加，而通过调整原有采煤机等设备的工作参数，其应用过程中的适用范围明显扩大，这就在一定程度上降低了煤炭企业的新设备采购需求，对提高其整体经济效益具有重要意义。

2.2 改善设备性能

传统煤矿开采过程中，受到其固定工作频率等方面的影响，机电设备的耗能相对较多。在变频器等设备的帮助下，机电设备运行过程中的可调空间明显增加，对交流电的使用效率明显提高，同时还可以利用除数字信息处理之外的其他处理方式来开展后续工作，设备的工作性能明显改善。

2.3 提高煤矿开采的环保性

煤矿开采过程中会产生不同程度的污染，特别是烟气污染和周边的地层破坏等，严重者可能会对采煤工人的生命安全造成一定的影响，通过引入变频节能技术和其它相关新技术，可以结合实际情况来对设备的工作状态进行调节，这样不仅可以降低对能源的消耗，而且还可以有效提高设备运行过程中的环保性能，对打造健康良好的采煤环境具有重要意义。

3 变频节能技术在煤矿机电设备中的具体应用

3.1 应用于立井设备

立井提升设备是中东部煤矿开采过程中经常使用的一种设备，但是由于该设备经常处于全天运行的状态，因而可能会随着工作时间增加而出现老化等问题，其运行效率也会主将降低，将会严重影响设备安全运行。另一方面，如果改变现有立井设备运作模式，转而采用随用随开、用完则关模式，将会导致设备调速运转过程中出现其它问题，出现故障问题的几率也会进一步增加，煤矿的电力消耗也会比以往更大。通过在立井设备应用时引入变频技能技术，可以由专业技术人员来编写对应的编程，使得立井设备可以实现与信号系统的有效沟通，在此基础上开展各项调节工作，设备处于空载状态时的电力消耗将会降到最低，可以有效降低此过程的经济成本。

3.2 应用于皮带输送机

皮带输送机一般会长时间保持工作状态，特别是在无负荷状态下，皮带运送机仍然会长期保持运转状态，这就导致该过程中的电能损耗逐渐增加。同时，由于皮带输送机的软启动装置与普通装置之间存在一定差异，操作不当可能会导致其运行过程中出现皮带断裂等故障问题，将会严重影响煤炭输送质量，煤炭生产成本也会进一步增加。最后，在皮带运输机运输的煤炭重量超过荷载时，皮带输送机仍处于运转状态，将会增大对设备的磨损，影响其后续工作的工作质量。通过应用变频技术来开展后续工作，电机启动时的电流值明显下降，出现电流冲击等问题的几率大大降低，可以实现对设备更好地维护，对延长设备的使用寿命等也具有重要意义。另一方面，在设备运行过程中，其转速与以往相比明显降低，产生的电力损耗也会大大减少。监控设备还会根据监控数据来引导调整皮带输送机的运行状态，当发现设备处于超负荷运行状态以及低负荷运行状态时，可以及时协调变频器等对皮带输送机的运行状态进行调整，同时向工作人员发出警报，工作人员再进行进一步的调控，使得设备可以保持相对恒定的运行状态。

3.3 应用于风机设备

风机设备在煤炭生产过程中发挥了重要作用，可以为煤炭工人工作提供相对良好的通风环境，避免某一空间内出现瓦斯气体堆积等问题，可以有效保障煤矿生产安全运行。但是在传统煤炭生产工作开展过程中，工作人员一般会选择重复变更风机的方式来开展各项工作，这就需要不停地调整不同功率的风机，此时将会产生大量的人力资源浪费，还会导致部分设备闲置，增加了存放成本，设备出现故障的几率也会随之增加。通过在传统风机上安装变频设备，工作人员可以利用编程数据和其他相关操作对设备运行状态进行调整，使得同一台设备满足不同环节的通风需要，风机的使用效率大大提高，同时还不需要频繁更换风机，人力资源投入明显减少，风机处于高效运转状态，可以有效保障其工作质量。

3.4 应用于采煤机

采煤机是煤矿生产过程中最重要的机械设备，对煤矿安全生产具有重要意义。但是受到其开采环境等方面的影响，特别是在遇到破坏性相对较强的采煤环境时，采煤机可能会出现故障，导致采煤活动陷入停滞状态，不仅会影响煤矿的产出，严重者可能会对采煤机操作人员等造成一定的安全影响，导致煤炭企业的生产成本增加，生产效益也会随之逐渐降低。为了避免出现该类问题，使得采煤机可以长期处于高效运转状态，煤矿企业要加强对采煤机设备使用效率的重视，通过多方比对，尽可能选择高质量的采煤机来开展后续工作，在此基础上，通过在设备运行过程中使用变频节能技术，工作人员可以根据采煤机运行的实际情况和工作要求对采煤机的运行状态进行调整，特别是在遇到开采坡度相对比较大以及开采位置比较特殊的区域时，可以利用采煤机与远程遥控设备相结合的方式开展定点开采工作，采煤机工作的灵活性明显提高，遇到恶劣采煤环境时的应对能力也明显增强，设备的运行状态相对比较平稳，可以有效保障其后续各项工作的工作质量。

3.5 应用于井下水泵

煤矿开采过程中一般会通过对管网阀进行调整来控制水泵的流量，可以实现在转速不变状态下的流量调节工作，该类方式更多应用于调控水泵的流量，但是水泵电机的运转状态并没有发生变化，因而使用过程中的经济性并没有发生变化，仍然存在相对较大的成本浪费。而通过在水泵流量调节等工作开展过程中应用变频节能技术，可以首先实现控制电机设备转速的目的，继而调整水泵的能耗支出，可以有效提高水泵使用过程的经济性。而当水泵的运行状态和工作效率发生变化之后，对应的流量也会发生变化，流量调控的目标也会随之实现，对保障其工作质量具有重要意义。在当前煤矿生产过程中，水泵的电能支出一般可以占总电能支出的百分之五左右，产生的浪费也相对比较严重，相关人员要加强对变频机能技术的重视，将其更好地应用到水泵运行过程中，实现对电能支出的合理控制。