国家能源集团大雁公司雁南煤矿内蒙古呼伦贝尔市021000
摘要：目前,我国煤矿开采效率不高、耗电严重、安全管理低下等问题越来越严重。“十三五”规划后,煤矿能耗严重的问题被予以高度重视,已然成为社会关注的新焦点。煤矿耗电主要是机电设备,如风机设备、运输机械等。这些机电设备耗电能量占煤矿开采耗能的60%以上,且这些耗费的电能没有被再次利用。因此,煤矿开采节能的关键环节是机电设备节能。
关键词：变频节能技术；煤矿；机电设备；应用
1变频节能技术在煤矿设备中的运用原理
目前,GTR和IGBT模块经常会在煤矿节能设备中得以更好地更替和运用,而在该运作的中发展起来的IPM模块使得煤矿节点设备的功率正在不断的增大。此外,压频比的控制方式在理论和实践上都得到了很大程度的革新,而最终采用的矢量控制的方法使得变频节能技术能够在最大的范围内长时间得以运用。
模糊优化控制和人工神经网络控制的方法使得各种类型的变频技术能够在最大的范围内得以集中,而所采用的技术也由原先的单一数字信息处理发展到了专用的集成电路。新出现的数字信号处理器和精简指令计算机等都是非常不错的例子。
另外,变频技术在煤矿机电都能够不断地得以综合性的应用,不仅仅是拥有最基本的调速的功能,还有编程和参数识别的功能。一般变频器在使用的过程中都是通过利用电力半导体的通路和频率固定不变的交流电最终变换成为不断在变化的电压和频率。频率的改变其实也可以很好地实现调速的功能。
2变频节能技术在煤矿设备中的应用
2.1煤矿机电变频控制在通风机的使用和节能
在开采煤矿的时候,通风机属于煤矿开采的主要组成部分,属于矿井作业的主要通风设施,会直接影响到矿井作业开采工作质量和工作效率。煤矿作业在开采时期需要消耗较多的时间,煤矿深度以及开采工作压力也会持续提升,所以对于通风机设备的质量要求也会越来越高。
煤矿通风机在使用变频控制技术的时候,能够按照煤矿开采工作需求来调整通风机设备,转变风量的大小,降低对于能源和资源的消耗,达到节能损耗的效果。不仅如此,煤矿通风机设备在使用变频控制技术的时候能够有效地防止在运行时期产生安全故障,如此就需要控制好风力强度,增加设备的使用时间,充分显示出设备的实际价值。
2.2皮带输送机中应用变频技术
一般,低负荷或无负荷运转情况下,皮带输送机依然保持正常功率,导致电能出现不必要耗损,另外,因皮带输送机软启动装置为液力耦合器,工频推动极易引起电机时空、甚至皮带断裂带故障。皮带输送机应用变频技术,可有效降低电机启动瞬间造成的电流值,以防出现电流冲击与设备过热问题,设备使用寿命延长。另外低负荷与无负荷运转过程中,输送机设备转速降低,电力损耗减少,以此使得设备运转更加安全与高效。
2.3在采掘系统中的应用
采掘系统工作效率及能耗的高低与功率大小有关。相关调查显示,中国煤矿企业中大约有3/4的矿井实际供电电压高于或低于正常供电电压,这样在采掘设备实际工作中必然会产生无用功及功率过大的情况,导致设备温度过高,最终造成功率浪费,这是采掘设备耗能高的最重要原因。
变频技术在采掘系统中的应用形式为变频调速,即形成变频调速采掘系统。该系统可很好地适应煤矿生产环境。交流电变频控制采掘机,采掘机在电力牵引作用下,行走时功率可达到240kW。变频器电压为220V,可进行恒功率调速。如果采掘机工作的面积比较大,可调节制动力矩,保持牵引速度恒定不变,这样采掘机就不会出现滑车的情况。相比于其他控制技术,变频技术最主要的特点是可根据工作需要灵活控制采掘机。因为采掘机变频调速系统设计结构简单,所以操作非常方便,且在调节速度的过程中,采掘机仍会处于高品质的工作作态,不会造成工作上的失误。
2.4带式输送机
带式输送机的主要作用是运输煤矿,即将矿井下开采的煤运到井外。它利用输送带、滚筒、传动装置等产生的摩擦力为驱动力,驱动输送带往井外输送开采的煤。截止到2018年,我国煤矿企业带式输送机仍以电动机为输出动力。传统输送机启动时会产生大量电流,这些电流产生的电能会转化成内能直接耗费掉,因此会造成电能损耗。将变频节能技术应用于输送机后,可将启动产生的过量电流逆转给矿用电网,避免启动产生大量的热量,从而达到节约能耗的目的。同时,大量热能的产生容易烧坏设备,阻碍输送机正常运行,而运用变频节能技术可有效避免这些问题,且可以延长输送机寿命,节约资源并提高运输效率。
2.5提升机应用
在变频节能技术应用下,可以采用交流四象限变频调速系统来改善传统设备的缺陷。该系统属于数字化控制系统,可以通过电路或者信号的连接功能,实现远程设备控制模式,同时该系统还具备重量监测功能,使控制人员能够根据重量来把控提升机的速度,以此使设备的安全性得到提高。
2.6流体负荷设备
变频节能技术同样也能够被广泛地运用于流体负荷设备中。在广大煤矿机械的运用过程中,风机和泵机内部普遍被采用的还是变频调速的功能,而且这种变频调速的功能在风机的运用范围内最为广泛。新型的风机在煤矿开采中得到了广泛的运用;它不仅转速已经得到了明显的降低,而且实际输出的功率也已经明显变少,不仅能够更好地适应煤矿矿井生产的特点,而且能够很好地降低电能的消耗;变频的调速设备不仅能够使矿区设备工艺控制的灵活性进一步增强,而且能够有效降低对机械造成的冲击力,最终使得产品的品质得以提升。自从将变频节能技术更好地融入到抽水泵的控制中,煤矿井下的液位稳定性也得以增强,并通过有效地降低能耗,使得煤矿生产变得更加安全。
2.7在其他机电设备中的应用
风机设备在实际工作过程中也会有空载、超负荷运转的情况,可利用变频技术对通风系统及压风系统的风机进行转速调节。变频技术可对风机转速进行大范围调整。变频技术也可应用在液用泵上,缩短液用泵无负载工作的时间,提高液用泵的利用率,降低设备运行成本,形成高效率低成本的生产环境。
3变频节能技术未来发展前景
作为能源消耗大国,现阶段,我国积极进行节能改造,根据现有煤电机组汽轮机通流、锅炉烟气余热回收应用及电机变频等节能综合改造。实际工作中,为了满足煤电联合发展与现代千万千瓦级大规模煤电基地运行需求,矿用变频器容量发展呈现大功率趋势。现阶段,在节能开采作业中,我国煤矿行业普遍应用电子与自动化等技术开采煤矿资源,以此为变频技能技术应用提供重要的保障。为了全面提高煤矿开采作业效率与质量,工作人员要积极降压处理变压器,实现能耗降低的目标。另外,技术人员要对视频三位识别系统加大构建与应用力度,以此获得重要的物料信息数据,在此基础上为数字西悉尼提供可参考的分析数据。另外,后期发展中,工作人员还要对各环节速度进行科学有效地控制,降低生产能源耗损。最后,工作人员要积极建立区域自动化信息网,逐步完善矿井能源耗损数据库,更好的进行电机能源耗损分析,及时发现机电设备异常能源耗损情况,应用现代化机电设备替换高能耗设备。
结论：
煤炭作为基础能源,对中国的经济发展及百姓生活有着至关重要的作用。基于煤矿机电设备系统耗能高的情况,进行了影响因素分析,利用变频技术可达到煤矿机电设备系统节能降耗的目的。应用变频技术可科学利用能源,提高了生产水平,改善了煤矿生产工艺并为煤矿生产提供了安全保障。随着科学技术的不断发展,煤矿机电设备系统节能降耗的方法将更加完善。
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