摘要：变频节能技术是实现节能减排生产目标的重要技术，在煤矿机电设备应用变频节能技术进行技术升级和机电系统改造后，能够有效降低机电设备能耗。本文从概述变频节能技术入手，研究分析我国煤矿机电设备中变频节能技术的具体应用，期望对提高机电设备能源利用效率有所帮助。

关键词：煤矿;机电设备;变频调节技术;能耗

在煤矿生产中，机电设备的电能消耗量占煤矿生产总能耗的70%以上，能耗过大会增加开采作业成本，降低机电设备能源利用率，导致煤矿生产经济效益难以提升。同时，机电设备能耗过大还会造成环境污染，缩短机电设备的使用寿命，增大煤矿开采成本。为了积极响应国家提出的节能减排号召，煤矿机电设备有必要采用变频节能技术对原有机电设备进行技术升级，有效控制机电设备的能源消耗，实现节能减排的生产目标。

1变频节能技术概述

变频节能技术是将直流电逆变成交流电的转换技术，且逆变后的交流电可以根据工况调节不同的频率[1]。从能源转换层面来看，变频节能技术不会产生电能改变，而只是产生频率变化。变频节能技术具备良好的频率调节功能，将其运用到机电设备中能够有效降低能源消耗，随着电子信息技术的发展，变频节能技术结合计算机技术、自动化控制技术等，进一步提升了节能效率，能够实现对机电设备调频、调速的智能化控制。当前，变频节能技术已经广泛应用于输送泵类设备、风机类设备、送料传输驱动设备、工业锅炉设备、空气压缩机设备、空调系统、机床设备等领域，能够有效降低多种类型机电设备的能耗，保证机电设备长时间可靠运行。

2我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用

2.1应用于采煤机

采煤机中的变频调速系统是以变频节能技术为核心的系统，通过对原采煤机调速系统进行变频改造，能够保证调速系统仅需配置带一个散热器的压缩机，将变频调速系统的工作电压控制在380V，最大功率增至2×100kW。变频调速系统在额定转速条件下保持转矩调速恒定，达到恒定功率调速的节能要求，可以平衡2台变频器中的转矩，具备优越的主从控制性能。在采煤机设备中，变频牵引系统与交流系统、直流系统相比，能够大幅度提高系统运行功率，保证系统运行的可靠性。变频牵引系统转变了原始系统的供电模式，依靠牵引元件进行供电，再将电能通过晶闸管转换成可变频率的交流电，满足稳定控制速度的要求。采煤机运行中经常会遇到电压过载故障，采用变频节能技术后，能够启动过载保护功能，当遇到故障隐患时及时执行变频器关闭动作，防范事故发生，并且在数字显示器上显示故障提示信号，便于维修人员快速修复故障[2]。

2.2应用于井下传送带

在煤矿生产作业中，皮带输送机的能耗较大，需要持续稳定输出功率，以保证开采的煤原料顺利运输到目的地。以往皮带输送机主要依靠液力耦合器进行启动，易加速皮带老化速度，缩短皮带使用寿命。将变频节能技术应用到皮带输送设备中，能够大幅度降低输送机启动时产生的电流电波，减少机电设备内部的电流冲击，保证皮带输送机安全可靠运行。如，我国某煤矿企业采用的皮带传输机需要配置2×315kW电机带动运行，能耗较高。为解决这一问题，在电机系统中应用变频节能技术，可以将皮带运输机的工频控制在0-50Hz范围内，提高电机效率90%以上。根据煤矿实际运行数据进行估算，当皮带运输系统的运行频率为20Hz时，耗电量为1292238.65kW·h，节电量为1841440.2kW·h;当皮带运输系统的运行频率为30Hz时，耗电量为1938357.98kW·h，节电量为1195320.76kW·h;当皮带运输系统的运行频率为20Hz时，耗电量为2584477.75kW·h，节电量为549201.43kW·h。由数据可知，应用变频节能技术的皮带运输系统能够显著降低电能消耗。

2.3应用于流体负荷设备

2.3.1应用于风机。当前，煤矿机电设备中的风机调速已经应用变频节能技术进行改造升级，能够保证风机以最低速度运行，降低能耗。风机系统主要由主风机和局部风机两个部分构成，其中主风机安装在地面上，用于排气。局部风机安装在井下，是井下安全作业中的重要通风设备，当前我国煤矿生产中广泛采用隧道式推入型风机，此类型风机可以高效率流通新鲜空气，有效稀释排出煤矿开采中产生的有害气体。传统的风机系统处于长时间连续运行状态，需要大功率支持，并且风机故障率较高。而应用变频节能技术后，风机系统实现智能化控制，确保风机根据煤矿生产实际情况调节运行负荷，避免风机始终处于满负荷运行造成能耗浪费[3]。

2.3.2应用于水泵。煤矿开采需要水泵处于长时间运行状况调节水流量，使得水泵能耗较高，易出现设备损坏。在水泵系统中，变频节能技术主要应用到变频调速方面，通过变频技术能够灵活控制水泵运行速度，降低水泵频繁启停时的大功率损失，减少水泵设备损耗[4]。水泵系统安装变频器后，可以通过PLC控制器调节抽水设备，实现变频调速的智能化管控。

2.4应用于空压机

传统空压机配置交流电动机，当空压机运行中超出负荷上限，则会促使空压机自动关闭进气门，进入到怠速运行状态，无法形成压缩气体，此时空压机消耗的能源属于无用功，造成能耗损失。当空压机运行中处于负荷下限时，则会促使空压机自动打开进气门，产生压缩气体，此时的发动机为高负载运行。在空压机中采用变频节能技术，能够根据煤矿生产需求控制空压机的功率消耗，简化空压机的装卸过程。

2.5应用于井下绞车

煤矿井下绞车一般采用交流绕组式电机串电阻调速系统，依靠交流接触器和继电器控制电阻投切。当井下绞车机电设备处于长期运行的状态下，交流接触器的触头元件会加速氧化，导致调速系统运行故障，造成井下绞车停车位置不准确。而将变频调控技术应用到井下绞车的机电系统中，能够有效控制调速时产生的接触器动作频率，促使电压波动维持在-15%-10%之间，输入电源电压为66V，工频可在0-50Hz范围内调节，输出功率为200kW，进一提升井下绞车机电系统的过载能力[5]。经过变频调控技术改良后的电控井下绞车，能够在额定负载允许区间范围内自动调节运行，大幅度提升电控井下绞车的低频运转能力，避免发生元件高温损坏。

2.6应用于提升机

井下提升机是煤矿开采中运输货物和输送人员的重要设备，在提升机的常规电动机内部，一般会安装电阻元件控制调节升降速度，但是电阻元件在长时间运行状态下会产生大量热能，造成资源浪费。而将变频节能技术应用到提升机系统后，可以在无需配置继电器的情况下调控提升机，避免因继电器故障引发提升机故障，保证提升机运行的稳定性。

3结论

综上所述，我国煤矿生产要积极推广应用变频节能技术进行机电设备技术升级，借助变频节能技术降低设备运行中的能源消耗，为煤矿企业实现节能减排生产目标打下基础。在变频节能技术应用中，要重点降低提升机、采煤机、井下传送设备、风机、水泵等机电设备的能耗，有效控制煤矿生产成本。

参考文献

[1]张永刚.煤矿机电设备中变频节能技术的应用分析[J].设备管理与维修，2020（10）：146-148.

[2]刘洋.关于煤矿机电设备中变频节能技术的思考[J].机械管理开发，2016（9）：189-191.

[3]孙权.分析煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J].工程建设与设计，2019（7）：99-102.

[4]钱龙.煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J].当代化工研究，2020（24）：130-131.

[5]刘路明.煤矿机电设备中变频节能技术的应用分析[J].内蒙古煤炭经济，2020（15）：193-194.