煤矿机电设备中变频节能技术的应用

2021-07-25周志刚

当代化工研究 2021年13期

＊周志刚

（阳煤集团寿阳景福煤业有限公司山西 045000）

引言

我国具备十分丰富的煤炭能源，其储藏量当今世界稳居前端。在中国资源应用中，煤炭能源的地位十分重要，并在社会经济发展中日益发挥着十分关键的作用。但是我国煤矿经常产生一些安全生产事故，造成严重的内耗情况。因此我国许多中小型煤矿将变频节能技术广泛运用于生产中与煤矿机电设备应用中，使我国煤矿生产中存有过大耗能的难题获得妥善处理。

1.变频技术简述

图1

伴随着电力电子技术和控制的发展，变频技术在基础理论和运用层面也获得了迅速的发展。在电力电子器件层面，历经厂GTR、IGBT的交替，并进一步发展为智能化功率模块（IPM），在控制理论层面，压频比（U/0）操纵方法获得非常大的改善，闭环控制和转距直接操纵方法在具体变频器中广泛运用，模糊自优化操纵、神经网络算法等控制措施变成新技术应用的产品研发方位；变速系统的处理速度愈来愈高。从单片机设计开始，依次形成了数据信号转换器（DPs）,精简指令集电子计算机（RISC），发生的高级专用型集成电路芯片（ASIC），在作用层面，变频器的体系愈来愈高除了能进行基本的变速作用外，具备内嵌的可程序编程、主要参数识别及通讯等作用。运用电力工程半导体元器件的导通作用把工作电压和频率固定不会改变的直流交流电流转换为工作电压或频率可变性的交流电流的电磁能操纵设备称之为“变频器”。变频调速便是根据更改电机开关电源频率完成速率调整的[1]。

2.变频技术在煤矿机电设备中的运用

(1)变频节能技术基本原理和运用现况

①变频节能关键技术现况

煤矿企业在开展煤矿的采掘时，生产安全工作是企业高度关心的内容，因此没有对变频节能技术开展运用，但伴随着近些年高新科技、环保节能观念的推广，煤矿企业也早已开始在煤矿生产机电设备运作过程中应用变频节能技术，比如采煤机、带式输送机等，进一步提高了机器设备特性与运作效率，而且还大幅度减少了机器设备运作所耗费的动能，完成了环保节能目的。另外还减少了设备维护与维修的花费开支力度，最后提升了煤矿企业的经济利润。因为煤矿矿井标准繁杂环境艰苦，比如气体湿冷、有害物质外溢、煤层气矿尘易燃易爆物品等，变频技术在最开始仍未获得煤矿的高度重视和运用，伴随着煤矿矿井环境的改进及变频技术的持续发展，使煤矿机电设备的环保节能要求持续提高，变频技术的优点获得愈来愈多煤矿从业人员的关心，因而推动了变频节能技术在煤矿机电设备中的运用。比如，在我国很多煤矿中，变频节能技术已广泛运用在了斗提机、采煤机、带式输送机等机电设备中，促使机器设备的电力工程耗费明显降低，运行高效明显提升，机器设备的维护保养花费也有一定的减少，经济收益显著提高。

②变频技术在斗提机的运用

变频技术在矿井优化机的运用中选用了高压变频变速自动控制系统和PLC控制系统：第一，在斗提机电子控制系统设计方案中，高压变频变速自动控制系统，选用模块串连多脉冲信号动能回馈型四象限高压变频自动控制系统。高压主电源电路与低压控制回路中间的通信选用光纤传输激光焊接，确保电防护特性可以信赖，系统抗干扰性强。第二，斗提机电气设备自动控制系统选用PLC控制，完成提高整个过程的部位操纵、速率操纵、动态性界面监控和提升绞车系统的各类维护作用，达到电磁兼容测试性的技术标准[2]。

③变频技术在水泵中的运用

煤矿中运用较多的另一种机器设备是多级泵。电磁能运输给水泵电机后，电机推动多级泵转动，将电磁能变换为机械动能，把矿井的水排放在路面。因为水泵是在井底工作中，环境十分极端，传统式的供电系统电机额定功率直流使它故障频繁，运作成本增大。一方面，水泵在直流启动，运行电流量大，电机电缆线的损耗很大，促使电机电缆线在运行过程中的反压较高，使介电强度能减少，每一次启动都是会使水泵使用寿命减少，大大的影响了水泵的使用期限。另一方面，水泵在正常工作时普遍现象是电机负载率较低的状况，水泵的功率因素较低，用电量多，“大马小车”状况比较严重。根据更改电机转速比，在减少出水量的同时，可合理减少系统软件的电磁能耗损。

④变频技术在煤矿排风机的运用

主扇风机在煤矿生产中拥有关键的作用，做为煤矿主通风，它每日24h不断地运行，是全部煤矿的“呼吸”系统软件。因为变频器更新改造后离心风机能够完成变频软启动，防止了启动电流量的冲击性，不但对电力网没有冲击性，并且还能够随时随地启动或终止。开展变频更新改造后，离心风机的绝大多数工作时间都是在较低的速率下运作，因此大幅度降低了离心风机工作中的冲击韧性和电气设备冲击性，可大大增加离心风机的使用期限。

⑤变频器原理在煤矿采煤机中的运用

采煤机做为煤矿矿井的关键采煤设备，常在较为恶劣的环境之中工作。其所处环境一般粉尘很大，气体空气湿度较高。现阶段，在我国动能回馈型四象限运作的沟通交流，变频变速煤矿开采技术处在全球领先地位，国内电牵引带采煤机走动输出功率较大2×115kW，软启动器工作电压380V，可以完成额定值转速比之下稳定转距变速，额定值转速比之上稳定输出功率变速及两部软启动器中间的主从关系操纵和转距均衡。联系实际运作情况，四象限软启动器变速电牵引带采煤机，在大倾斜角工作面，可以对轴荷开展调整，使牵引带速率维持稳定，且实际操作便捷，具有协调能力和稳定性[3]。

⑥变频器原理在煤矿带式输送机中的运用

现阶段，我国很多煤矿用的带式输送机除装货系统应用外，矿井应用也很多。因为使用多的缘故，应用长期都处在满载或负载运作情况，电磁能消耗比较严重。若在带式输送机上安装软启动器，可随时随地将电动机形成的负力回馈到电力网中，降低发烫耗损，处理机械结构及电路系统的冲击性问题，增加设备的使用期限，并能合理地节省电磁能。

⑦变频节能技术在液体负载设备中的运用

在液体负载页面内对变频器原理开展运用，有利于完成离心风机和泵的变频变速。当今，离心风机中的变频变速关键技术愈来愈广泛，科技人员也增加了对变频变速设备的产品研发幅度，已研发出适用煤矿独特采掘环境的变频变速设备。相比于传统式的离心风机运作转速比，其更新改造以后，特性显著提高。更新改造以前，离心风机的气压和排风量是更新改造以后具体功率的3倍，非常大程度上节省了电能资源。在离心水泵操纵中运用变频节能技术，可以使设备处在一个优良的变频变速环境，并对生产工艺流程系统开展优良操纵，以确保产品品质和操纵过程中的灵便度。如变频节能技术使离心水泵时刻处在灵便的操纵情况，其降速和光滑启停等也不会再受时间及环境因素的限定。另外，矿井液位仪较为高，对泵高转速时间开展合理减缩，非常大程度上减少了排污泵起停过程中的电磁能耗费及设备耗损，完成了总体生产经济效益的提高。

图2

现阶段，变频节能技术在煤矿机电设备中的运用已比较普遍，比如，除了提高设备和带式输送机外，在矿井综掘机、空压机等设备中也拥有广泛运用。此外，变频器原理还开发出泄露常见故障检测系统，其强劲的视语音及传输数据作用可使煤矿设备运行中的各种数据信号传送更为便捷和精确；此外，皮带运输机的瓦块控制系统能够依据矿井机电设备遍布地图来发信号开展要求和数据库索引，产生详细的数据信号传输卫星通信系统，完成对机电设备的远程操作和监控。

(2)变频节能技术在煤矿机电设备中的应用前景

伴随着煤炭行业智能化煤矿基本建设的发展，变频器原理等一系列优秀技术在煤矿行业的运用中有重要的作用。从而能够看得出，以变频器原理来节约资源是智能化社会发展的一个大趋势。但因煤矿生产的独特环境和对安全性的特别要求，变频技术在井下工作上的运用时间比较晚。伴随着社会发展和经济发展的迅速发展，在煤矿领域对变频器原理开展运用，可以做到节能降耗的目的。在我国地域辽阔，自然资源丰富多彩，煤矿采掘中牵涉到的机电设备类型比较多，因而要融合煤矿具体对变频器原理开展有效产品研发和运用。近些年，矿山开采过程中，电子信息技术运用极其广泛，为变频节能技术在煤矿机电设备中的运用确立了优良的基本。