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【摘要】煤炭產業一直是能源資源消耗型的產業，煤炭產業的節能發展，始終要從技術設備入手。基于此，本文首先介紹了變頻節能技術在煤礦機電設備中應用的作用。其次，分析目前煤礦機電設備節能技術推廣難點。最后，針對這些問題，分析利用變頻節能設備，優化現有煤礦機電設備運行的能源利用效率的方式，以促進煤炭行業的可持續發展。

【關鍵詞】變頻節能技術；煤礦機電設備；風機設備；采煤機

煤礦機電設備一直是電力消耗量大的生產設備，如煤礦生產過程中常用的通風機，被行業內工作人員稱為“電老虎”，全年無休運轉，可占煤礦整體耗電量的20%以上。可以看出，優化機電設備的運行方式，是煤礦節能生產的重要方式之一。而變頻節能技術，能夠有效改進煤礦現有機電設備的運行方式，對煤礦生產管理有著多方面的積極作用。

1變頻節能技術在煤礦機電設備中應用的作用

變頻節能技術是指，通過調整設備運行中的電流頻率，降低設備運行過程中的電能消耗，實現節能效果的一種技術[1]。變頻節能技術主要基于變頻器設備，這種設備通常包含電源裝置、電極電容裝置、指令輸入裝置、數控裝置等。變頻器通過這些設備的配合，改變機電設備運行的電流頻率，進而改變設備運行的轉速。變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用，主要有以下幾方面的積極作用：①有利于煤礦整體運行能耗的降低，推進煤炭生產行業，由資源能源消耗型產業，向集約型產業的反向發展。②提高機電設備運行的穩定性，減少機電設備長時間運行造成的設備損耗，減少煤礦企業在巡檢與維修中投入的人力物力，提高煤礦機電設備管理的實際效能。

2煤礦機電設備節能技術推廣難點

當前煤礦主要使用的機電設備有通風機、提升機、采煤機和膠帶輸送設備，這幾種設備的能源消耗狀況不同，但總體來說，都屬于能源消耗量較大的設備，其使用過程中存在著一些問題：①通風機設備在煤礦中全年運行，耗能量巨大，每次開關啟動對設備的損耗明顯，尤其是一些煤礦的通風井的設置不夠科學，導致通風機的實際使用功率已經超過了額定使用功率[2]。②煤礦提升機設備多數使用在環境較為惡劣的采挖現場，當前的節能技術無法保障提升機的運行質量不受到影響。③采煤機是比較容易出現故障的設備，節能技術的應用要充分考慮到采煤機的承受能力，當前的一些節能調整方案導致采煤機的故障率增加。④膠帶傳輸設備使用中的功率與電壓遠遠超過上述幾種設備，這對節能技術的推廣提出了更高的要求。

3基于變頻節能技術，優化煤礦機電設備能源利用效率的方式

3.1變頻節能技術在煤礦通風設備中的應用。通風機主要負責煤礦生產的井下通風，由于煤礦作業主要是在地下操作，因而，通風機的運行效能，關乎生產人員的生命安全與工作效率[3]。一旦通風機出現使用故障，就會給煤礦的生產帶來比較嚴重的影響。大型通風機故障還會造成企業停產、井下事故等嚴重的問題。因而，大多數煤礦企業的通風機都是全天運行，這導致通風機消耗的電能巨大。煤礦原有工作方式為全年12月，每月30d工作制，通風機的功率一般在500～1000kW，一般來說，通風機的電能消耗可以占到煤礦生產電能消耗的20%以上。運用變頻節能技術，可以對煤礦通風機進行以下改進：如表1所示，煤礦企業在高產高效工作面的推廣之后，應用及國家法定假日制的實行，粗略計算每年約有休息時間T=2400h，通風機的裝機容量按照1000kW計算，工業電費m按0.3元/kWh計算，保安風量按常規的85％考慮，可以看出，使用變頻節能技術的通風機，電能消耗量大大下降，整體下降比例為27.27%。從這個數據上來看，變頻節能技術能夠有效調整通風機的調轉速度，提高通風機的整體運行效能。3.2變頻節能技術在煤礦提升設備中的應用。提升機主要負責煤礦機電設備、人員、產品的運輸。在實際的使用過程中，煤礦提升機需要反復的開關、反復的啟動，這導致煤礦提升機的設備故障率比較高。為了保障提升機的運行質量，使其在復雜的作業環境中穩定的發揮性能，提升機一般采用固定頻率的機電設備，運行的過程中，電流與電壓的運行狀況比較穩定，因而變頻技術在煤礦提升機中的應用，一直是一個技術難點。目前技術人員，為了解決這個難題，主要采用以下變頻應用方式：①應用具有傳感設備的半導體將提升機中的電流信號轉變為其他形式的電流信號，將交流電轉換為直流電。②加裝智能壓力感應的逆變器，對提升機的電流和電壓進行智能化控制，使提升機進行調速運轉。如圖1這種變頻器的應用方式，既能減少提升機在運行過程中的電能消耗，不影響煤礦的正常生產活動，保障提升機的工作性能，又能對提升機的運行，進行智能化的設備管理與設備監控，及時發現提升機運行過程中的過壓與欠壓現象，監控提升機運行環境的電流狀況，提高提升機運行的穩定性，減少提升機的故障率。3.3變頻節能技術在煤礦采煤機設備中的應用。煤礦采煤機，是煤礦的主要作業工具之一，是采煤工人的主要工作助手。采煤機的運行效率，直接決定了煤礦的生產效率，也與采煤工作人員的績效薪酬相關。采煤機承受的機械應力較大，在工作中需要反復重復一條采煤動線，使用的環境濕度較大、溫度較低、常有腐蝕性氣體和液體。因而，在煤礦的實際生產過程中，采煤機也是故障率比較高的一種機電設備，而且一旦發生故障，就會對工作人員的生命安全造成比較嚴重的威脅，釀成比較嚴重的生產安全事故。當前變頻節能技術的推廣應用，充分考慮了采煤機的特殊性，對采煤機進行了系統化的升級改造：①技術人員基于現有的變頻器，在采煤機中加裝了數控軟件，提高了變頻器對采煤機采掘速度調整的質量，使采煤作業更加有針對性，采挖的效率更高。②變頻節能技術降低了采煤機電阻損壞的概率，降低了采煤機的維修費用。③技術人員不斷進行產品研發與升級，研制出的新型采煤變頻器，能夠有效提高采煤機對變頻器的兼容性，將傳統的“一拖二”系統簡化為“一拖一”系統，提高了采煤機的有效性。3.4變頻節能技術在煤礦膠帶輸送設備中的應用。膠帶傳輸設備，是煤礦產品運輸的主要設備，是整個煤礦生產的關鍵機電設備之一。變頻節能技術在膠帶傳輸設備中的應用，既要適應其大功率、高電壓的特征，又要保障其生產性能與生產質量不受影響。因而，技術人員在變頻器的應用中，對膠帶傳輸設備進行了以下調試：①技術人員對膠帶傳輸設備的運行速度進行智能監控，通過智能傳感設備上傳的數據，控制變頻器的電壓與電流，對膠帶傳輸設備的運行速度進行自動調節，保障其運行速度始終與運輸計劃相適應。②技術人員將變頻器與重力傳感器相結合，膠帶傳輸設備上沒有運輸物品時，重力傳感裝置會自動捕捉零重力信息，并連通變頻設備，改變膠帶傳輸機的電流，將其控制在低速慣性運動的狀態下，節約空轉時的能源消耗。③當前的變頻設備，已經可以和膠帶傳輸設備軟啟動耦合裝置良好結合，降低了傳輸過程中的設備失控現象。

4結論

綜上所述，變頻節能技術的應用，能夠調節煤礦機電設備的用電狀況，緩解當前煤礦生產中能源消耗量大的現象。從本文的分析可知，研究變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用，有助于煤礦機電設備管理人員，從問題的角度出發，對現有的機電設備運行方式進行改進，發現當前設備運行管理中存在的不足。因此，煤礦工作人員，要加強對變頻技術的理論學習，并在設備管理實踐中，探索優化設備節能效率的方式。

參考文獻

[1]樊成群.基于PLC的礦井掘進機電控系統的改造設計[J].機械工程與自動化，2019（01）：182-183+186.

[2]周飛龍.煤礦機電設備自動化技術的現狀及應用研究[J].工程技術研究，2018（15）：63-64.

[3]丁豹.煤礦機電設備管理中機械故障檢測診斷技術的應用[J].時代農機，2018，45（11）：212.

作者:王洪波 單位:四川省煤炭設計研究院昆明分院