煤矿机电设备中变频节能技术的应用分析

张永刚

（山西煤炭运销集团蒲县昊兴塬煤业有限公司，山西临汾 041000）

0 引言

在我国工业化的进程中，煤矿资源起到了至关重要的作用，当前我国的煤矿需求量与日俱增，用于煤矿开采的电能也逐渐增多。在煤矿开采中，需要很多的机电设备实现煤矿的开采和清洁，由于当前我国提出了可持续发展的理念，在这些设备的运行中，要采取节能技术对其进行优化，降低能耗，这样可以大大降低煤矿开采中耗用的电能。

为了响应国家可持续发展的理念，节约资源，要在煤矿开采中做好规划，节约用电，利用变频节能技术对煤矿机电设备进行优化，在保障煤矿开采效率的同时，尽可能降低电能的消耗，这样才符合我国可持续发展的理念，促进我国经济的发展。

1 煤矿机电设备应用变频节能技术的重要作用和现状

1.1 煤矿机电设备应用变频节能技术的作用

在煤矿机电设备中应用变频节能技术可以按照实际的情况调整工作效率，降低机电设备耗用的电能。其工作的基本原理是：通过交流电的周期进行固定模式的频率更换，在实际的工作中可以根据各机电设备的工作内容和工作负荷进行调整。当前我国提出了可持续发展的理念，在各行各业中都要应用此技术，在煤矿开采中各种机电设备耗用的电能较多，通过变频运行可以有效降低电能消耗，降低企业成本，促进煤矿开采行业走上可持续发展之路。

1.2 煤矿机电设备应用变频节能技术的现状

随着我国工业化的不断发展，煤矿的需求量越来越高，煤矿开采中耗用的电能一直居高不下，为了解决这种耗能高的情况，在我国煤矿产业开始应用变频节能技术于机电设备中，当前主要在采煤机、提升机、风机及皮带机中应用了变频节能技术。相关数据显示，用于煤矿开采的电能已经有所下降，基于这种形势，工作人员要深入研究变频技术的应用，在保证煤矿开采效率和质量的情况下，大幅降低煤矿开采耗用的电能，促进我国煤矿开采行业走上环保节能之路。

2 煤矿机电设备中变频节能技术的原理

当前，在我国煤矿开采行业中主要在采煤机、提升机和皮带机中应用变频节能技术，其工作的基本原理是：基于交流电的固定周期模式来改变设备的运行功率，在变频模式的基础上，引入智能化电气系统，实现智能变频，例如机电设备在空载运行时，设备可以马上将功率降到最低，这样可以降低运行耗用的电能；一旦设备满载运行或者持续高峰作业，设备可以将功率调至最高，这样既可以保证采煤效率，又可以降低能源消耗，是当前我国煤矿开采行业中较为重要的研究内容。通过在机电设备中合理地应用变频节能技术，还可以实现智能化的操作，节约成本、解放劳动力，提升采煤过程的安全性和智能性，更好地促进我国煤矿开采行业的发展。

3 变频节能技术在煤矿机电设备中的应用分析

在将变频节能技术应用到煤矿机电设备中时，最为重要的问题是如何根据设备的运行情况来调整实际的功率，具体的情况要根据各种不同的机电设备进行分析，如采煤机、风机、提升机和皮带机等。下面具体介绍变频节能技术在这些机电设备中的应用。

3.1 变频节能采煤机的整体应用

采煤机作为煤矿开采中的重要设备，涉及到了电气系统、液压系统及机械系统，将变频节能技术应用到采煤机系统中，可以从这3 个方面降低电能消耗。采煤机按组成划分可以分为切割部、装载系统、行走装置及其他控制系统组成：对于切割装置来说，不同的工作面可以调设不同的功率，如果工作面较大时可以使用最大功率进行切割采煤，这样能快速地将大工作面下的煤矿采入装载系统，工作面较小时可以适当降低切割工作面，节约电能；对于装载系统来说，要根据采煤的量来调整其运行功率，使得装载速度与采煤速度相匹配；对于行走装置来说，采煤时和行走时的牵引力大小不同，所以行走装置的频率也应该进行变频调节，在保证足够牵引力的情况下尽量降低电能消耗。通过变频节能技术的合理应用，可以提升整个采煤机的节能降耗，避免设备长时间满负荷运行，延长设备使用寿命。

3.2 变频节能技术在风机设备中的应用分析

在煤矿开采过程中，由于矿井下存在大量的有害气体，需要长时间对矿井进行鼓风稀释有害气体，如瓦斯等易燃易爆气体。一般矿井下用风机设备进行换气操作，随着煤矿开采阶段的不同，煤矿内气体质量也有所不同，所以需要在风机设备中应用变频节能技术，既能保证空气安全采煤的要求，又能减缓风机设备的压力，在空气质量达到要求或者没有大量瓦斯气体时，风机可以停止操作，这样可以显著降低风机设备消耗的电能。在这个过程中，需要将空气检测设备和变频风机结合在一起，这样风机可以根据空气的质量情况自动调节运行模式，只要井内空气质量满足要求，风机就可以停止运行。当前这种技术的发展已经比较成熟，在我国矿井内应用较为广泛。

3.3 变频节能技术在提升机中的应用

在煤矿开采中，对于矿井类型的矿山，主要是依靠煤矿提升机来将地底的煤矿提升到地面，然后进行下一步的加工。为了保证煤矿开采的效率，要保证设备不间断运行，但是设备在提升过程中，空载和满载都会消耗电能，为了解决这个问题，煤矿企业在提升机中应用变频节能技术，结合智能化操作平台，可以实现空载和满载不同的功率，这样既能保证设备运行的效率，又能显著降低电能，在我国的煤矿开采行业中应用较为广泛。当前较常见的提升机型号为JD-BP32-185P，其应用已经较为成熟，运行比较稳定，节能效果较好。

3.4 皮带机的综合应用分析

由于皮带运输机可以源源不断地将矿山中的煤矿运到地面，但是皮带的荷载是变动的，而设备长时间的运行耗用的电能较大，可以通过变频技术对皮带机进行变频设定，这样可以基于皮带机上的荷载进行变频运行，可以显著降低电能消耗。同时，由于变频技术可以避免设备长时间的满负荷运行，可以降低设备损耗，延长设备的使用寿命，这使得变频节能技术在煤矿机电设备中应用更加广泛。

3.5 变频节能调节下的负载荷设备应用

在变频负载荷的技术应用下，依照风机、泵的变频调速过程，重视风机变频调速技术的整体应用普遍操作。逐步加强变频调速设备的研发，加强煤矿特殊采集环境下的变频设备操作。按照风机运行的转速操作，逐步改造调整，提高整体性能。在改造前，需要对风机运行情况进行分析，调整风压、风量，改造后的输出功率是原始数据的3 倍，在很大程度上节约了电能资源模式水平。在水泵控制调节下，需要对设备进行变频调速节能处理。根据生产工艺系统的实际控制构成，调整产品质量过程中的灵活度，加强变频节能技术下水泵的灵活运用，逐步减少平滑、减速的时间，调整外部环境的受限水平。依据井下的液体位置高度，对水泵的空转时间进行压缩，在很大程度上降低了排水泵的停止时间，调和电能的消耗、设备的损耗，提升整体生产效益综合建设水平。

4 煤矿机电设备应用变频节能技术的维护对策分析

为了进一步保证煤矿开采的效率和质量，要采取有效措施保证机电设备的正常运行，尤其是在设备中引入变频节能技术之后，要根据具体的设备型号和实际运行情况，加强对设备的维护，在设备安装前合理调试，保证变频技术的合理应用；在设备运行过程中要加强巡视，确保设备能正常工作，提升设备运行的稳定性。结合个人的工作经验，简要提出了以下两个维护对策。

4.1 完善煤矿机电设备维护管理制度

煤矿开采企业要健全设备维护管理制度，要根据设备的功能成立不同的部门进行工作落实。技术研发部门负责对于机电设备的技术更新，能更好地将变频技术应用到设备中，并在日常的巡视工作中认真检查，及时发现设备可能存在的技术问题；设备维修部门要负责对机电设备的日常维护和保养，及时消除机电设备存在的安全隐患，要检查其变频工作是否正常，针对可能出现的变频异常情况要及时解决。要提升自身的专业水平，熟悉可能出现的设备故障情况和解决办法，及时采取措施恢复机电设备的正常使用，这样才能确保变频技术在机电设备中的合理应用，提高机电设备运行的稳定性。

4.2 重视变频节能技术和机电设备的更新

当前，我国科学技术发展迅速，技术更新速度较快，设备的升级也较快。矿山企业要重视变频节能技术的更新，及时更换老旧设备，这样既符合当前国家的发展趋势，又能更好地将节能变频应用到煤矿开采机电设备。在实际应用中，新的节能变频技术可以保持更多的优点、改善以往的缺点，提高变频的兼容性，使得其应用更为稳定。通过新技术和新设备的综合运用，可以提升整个煤矿机电设备的工作效率。

5 结束语

综上所述，当前我国对于煤矿资源的需求量越来越大，而煤矿开采中涉及到很多的机电设备，耗用的电能较大，为了妥善解决发展与能源之间的关系，深入研究变频节能技术在煤矿机电设备中的应用是未来的方向。当前变频技术在我国煤矿机电设备中的应用尚在起步阶段，但是已经初见效果。因此为了更好地提升煤矿开采的效率，降低煤矿开采成本和能耗，一定要深入研究变频节能技术，基于其基本工作原理，提升整个采矿系统的节能性和智能性，促进我国煤矿开采行业的发展。