變頻節能技術在煤礦提升運輸機電設備中的應用

陳恒

【摘 要】傳統的煤礦機電設備其功率基本是恒定的，無論在什么樣的工作需求下，都產生同樣的能耗。在需求較小時，會出現不必要的能源浪費。將變頻節能技術應用于煤礦機電設備，通過改變設備電流頻率，可以調整其運行功率，設備所消耗的能源也會隨之改變。本文主要介紹了變頻器的基本構造和原理在煤礦皮帶機和提升機系統中的應用，節能原理、節能效果以及變頻器節能技術在煤礦行業的發展前景。

【關鍵詞】變頻節能技術;煤礦;提升設備;運輸設備

變頻節能技術主要是在半導體元件的輔助下，對電源電流工作頻率進行有效的改變，實現能耗的降低。該項技術是以變頻器為核心，其組成部分包括電極電容、鍵盤、電源板、控制面板等。變頻節能技術通過改變電流頻率來改善煤礦機電設備的性能，提高其環保性，廣泛應用于提升運輸等設備中。

一、變頻節能技術的基本原理

變頻節能技術主要利用技術改變電流頻率，從而達到良好的節能效果。變頻器主要控制電流頻率，由電源、控制電路以及中間電路等組成，結構較為復雜，且這些零件的組合有效提升了節能效果。傳統機電設備無法改變電流頻率，不能很好的控制電流轉數，機電設備會長期處于穩定運行模式，無法延長使用壽命。而變頻節能技術的使用便有效改變了此種問題，它不但提升了設備的運行速度，還可以在滿足實際礦產生產需求的基礎上改變原有的運行模式，在降低能耗的同時也延長了總運行時間。在實際煤礦生產過程中，機電設備全天處于運行模式，對此，煤礦企業應在滿足基本生產力的前提下，降低設備的功能損耗，延長其使用壽命。隨著社會科學技術的快速發展，變頻節能技術可以有效改善上述問題，其利用半導體材料改變了電流頻率，將交流電轉變為直流電，調節了原有的電流與電壓，從而促使機電設備長期處于運行模式，滿足了機電設備的自動運行。

如果把變頻器安裝到電動機，可以借助一定的技術手段來滿足其輸出要求，從而實現對能源消耗的有效控制。而電動機如果沒有變頻調節，那么就無法改變電力頻率，不管工作處于何種狀態，工作條件是否相同，都需要確保電動機在額定工作狀態下運行，然而對電動機功率的要求往往無法得到滿足，同時還會極大地浪費能源，造成不必要的損失。然而通過變頻節能技術，電動機就可以結合實際負載，對輸出頻率進行調節，將能耗控制到合理值，在煤礦機電設備中，由于電動機負載狀態的變化十分頻繁，因此變頻器的安裝非常關鍵，其能夠根據實際情況調節電機功率，提高運行效率。

二、變頻節能技術在煤礦提升和運輸機電設備中的應用

（一）提升機應用

在變頻節能技術應用下，可以采用交流四象限變頻調速系統來改善傳統設備的缺陷。該系統屬于數字化控制系統，可以通過電路或者信號的連接功能，實現遠程設備控制模式，同時該系統還具備重量監測功能，使控制人員能夠根據重量來把控提升機的速度，以此使設備的安全性得到提高。礦井提升機啟動與操作的頻率很高，并且在速度改變上有著較高的要求，在實際生產市場因為故障導致煤礦開采受到影響，為此，變頻調節技術的應用對于提升機而言也有著十分重要的意義。

通過變速調節技術，可以使提升機的工作性能得到明顯的提升。首先，其可以使提升機的加減速更加穩定，從而提高了整個系統的穩定性和安全性;其次，設備故障率降低，維修工作也相對輕松;此外，通過采用變頻調節氣，還能夠對提升機能耗進行有效的控制，但是電阻通電產生的熱能很高，顯然這會增加能源消耗，造成不必要的浪費，而在變頻器的作用下，這部分熱能能夠得到有效控制，并且在提升機下放速度減速時的過程中，電動機回將這部分電能向電網快速并人，如此能源利用率就得到提升。

（二）膠帶運輸機應用

變頻節能技術可以通過交流四象限變頻調速系統來遠程調節膠帶運輸機的功率。因為在此系統之下，可以監控設備當前的熱量，如果熱量過高可以適當降低運輸機的運作頻率，如果不存在過熱現象，則可以適當提高頻率，在某種角度上實現了膠帶運輸機的“勞逸結合”。此外，膠帶運輸機還容易出現電機失控問題，針對此問題，通過交流四象限變頻調速系統能夠避免其發生。煤礦膠帶運輸機一般具有重負載、大慣量的特點。以往電機啟動采用的軟啟動器在控制煤量時需要對電動機進行多次啟動，這就增加了電機設備損壞的概率。通過引進變頻技術，不管煤炭量變化與否，變頻器都可以使電機啟閉次數得以減少，并且其操作更加簡單，可以增加膠帶的使用壽命;其次，液力耦合器是各皮帶傳送機軟啟動采用的裝置，這會導致電機控制失靈，進而損壞設備，通過引進變頻調節技術，就可以有效解決這一問題;此外，在變頻器的幫助之下，由于啟動電流過大而造成的電網閘頂事故就可以得到有效預防，對于工作人員的安全起到了十分關鍵的作用。

三、變頻節能技術的應用效益及前景分析

隨著變頻節能技術的不斷發展，其在煤礦生產中的應用范圍也在逐漸增大，且當前社會大力推廣節能環保，為了提升煤礦生產的安全性，提升工作效率，在生產期間必須采用變頻節能技術，有效利用節能減排功能，在促進煤礦企業良性發展的同時增強其社會經濟效益。

（一）經濟效益

變頻器的大規模、大范圍的投入使用使得設備故障大為減少，運轉較為正常，且節能率大為提高，年為我礦節約投入近千萬元。

（二）社會效益

變頻器的使用，使得我礦在礦山自動化水平裝備方面得到了較大的提高，同時使用新產品、新能源讓我礦的原煤生產得到了具大的實惠。以后，我們還得加大新設備投入，以良好的裝置正常的運轉，為公司的強勢發展做出更大的貢獻。在未來發展過程中，變頻節能技術在技術層面上的提升非常顯著，其應用必然更加廣泛，通過運用變頻節能技術，煤礦機電設備的工作質量與效率將會得到顯著提升。

（三）變頻器節能技術應用發展前景分析

科學技術不斷進步，電子技術與微電子技術得到了廣泛的應用，變頻節能技術的應用不僅可以實現電能的節約，而且還可以對生產工藝流程進行完善等等。雖然能源結構調整不斷深入，煤炭消耗所占比重越來越低，但是巨大的基數使得其在未來發展過程中依然有著很大的需求量。煤炭行業的發展依然趨于穩定，這一產業的耗能很大，而國家倡導節能減排，因此煤炭企業必須對變頻節能技術加以深入研究與運用，促使該項技術在企業發展過程中發揮重要作用，企業潛能得到激發。

四、結論

隨著電力電子器件技術和自動化控制技術的不斷發展，變頻器節能技術越來越先進，性能越來越優越，將會在煤礦礦井通風、壓風、排水、提升、運輸等各個系統得到廣泛的應用，將會使我公司成為一個在全國具有領先地位的數字化煤礦企業。

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