变频器节能技术在煤矿中的应用
摘 要 : 变频器的应用不仅提高了煤矿的生产效率，也更好地节约了电能, 起到了节能减排的重要作用。本文重点论述变频器节能技术在煤矿生产中的应用和节能效果。
关键词 : 变频器 节能技术 煤矿 应用
变频器主要应用的是变频技术和微电子技术。变频器的基本工作原理是通 过对电源频率的改变来控制交流电动机, 从而达到节能、调节速度的目的，有效降低了设备的能源消耗, 为企业带来了更大的经济效益。煤矿作为能源消耗较高的企业, 可应用变频技术的设备也很多，例如排水、提升、采掘设备、运输、空气压缩以及通风设备等，通过对这些设备使用变频器节能技术，减少煤矿生产电能消耗 ,促进煤矿企业实现生产效益最大化 。
1 变频器节能技术在煤矿水泵中的应用
在煤矿生产过程中，往往通过调节阀门开度大小来实现对水泵流量控制，而此时, 水泵电动机仍处于恒定运转状态 ,电能耗费量较大，不利于排水系统经济性运行。如果在水泵设备上应用变频器节能技术能够使设备处于一个良好的变频调速环境，并对生产工艺系统进行良好控制，以保障产品质量和控制过程中的灵 活度。如变频节能技术使水泵时刻处于灵活的控制状态，其减速和平滑起停等也不再受到时间及外部环境的限制。同时，井下液位比较高，对泵空转时间进行有效缩减，很大程度上降低了排水泵启停过程中的电能消耗及设备损耗，实现了整体生产效益的提升。根据相关调查数据表明，我国大型煤矿企业水泵设备大约超过5500台左右, 其年排水电能耗费大约为33亿kW·h, 占煤矿生产总耗电量的百分之三十左右，因此, 对煤矿水泵设备应用变频器节能技术, 具有明显的节能效果 。
2 变频器节能技术在煤矿采煤机中的应用
采煤机是煤矿生产的主要机械设备，作业环境较为恶劣，作业空间较小 、空气温度与湿度相对较高、粉尘较大，所以对采煤机设备与系统运行的稳定性、可靠性、安全性、操作以及维护的便利性具有较高的要求。而将变频器节能技术应用到煤矿采煤机上，一方面可以有效提高采煤机运行的稳定性、可靠性、安全性；另一方面，可以有效解决采煤机控制电源非正常状态运行，减少欠压、熔断
丝切断、控制电路异常状态、过电流、过频、过热、过负荷、漏电等现象发生，进而有效保护煤矿采煤机的性能。
我国具有世界领先水平的四象限能量回馈变频器调速节能技术，国产大功率电牵引采煤机功率为 2XllOkW，变频器电压为380V ，能够确保煤矿采煤机机械设备在额定转速下恒定调速 ，实现两台变频器在额定转速与恒定功率调速状态下的主从控制与转矩平衡运行。例如 MG990／ 2215一GWD 型国产大功率电牵引采煤机 ，应用具有四象限能量回馈变频器调速节能技术，在国内各大煤矿企业 中广泛应用，采矿区的倾角为l2°～18°之间，局部倾角达到25°～ 35°之间。从煤矿采煤机实际运行状态角度来说，四象限能量回馈变频器调速电牵引采煤机在采矿区倾角较大范围内，其调节制动力矩与维持牵引速度变化不大，基本可以忽略不计 ，并且机械也没有发生下滑现象 ，采用四象限能量回馈变频器调速节能技术具有速度调节可靠、控制灵活等优势，实现了采煤机的节能效果。 3 变频器节能技术在煤矿供风系统设备中的应用
煤矿生产过程中，井下作业所需要的压缩空气都是由空气压缩机提供的，而压缩机在现实应用中属于连续运行的机械设备，而压缩空气所应用的是非连续 性的机械设备，其使用时间大约是开机时间的百分之三十左右。在煤矿井下作业 时，无法根据负载量的大小对电动机系统进行有效调整，而采用变频器节能技术后 ，则可以实现电动机系统的有效调节，确保在压力稳定的情况下，提高煤矿压缩空气的质量。此外，变频器节能技术应用在煤矿压缩机中还具有以下优势 ：
(1)变频器节能技术的软启动方式，大大降低了电流对机械设备的冲击 ；(2)变频器节能技术的应用，电能节省最高可达原总电能耗费量的百分之二十左右 ，所节约的电能费用可用于变频器节能技术应用的投资方面，降低了煤矿变频器 节能技术应用的投入成本 ；(3) 变频器节能技术的应用，确保系统在恒压控制状态下，气压恒定，进而有效改善煤矿作业气源质量。
4 变频器节能技术在煤矿运输系统设备中的应用
（1）变频器节能技术在煤矿皮带输送机中的应用。 目前，我国大多数煤矿生产中应用传统皮带机对煤炭进行运送，主要原理是借助液力耦合器对皮带输送机进行起送。但是它会增加皮带损耗，使皮带很容易发生断裂，且由于多种原因，导致皮带输送机在使用过程中，存在轻载运行与空载运行状态，电能耗费量较大。而如果采用变频器节能技术后 , 皮带输送机的节能效果主要体现在系统功率
因数和系统效率 2 个方面 : a) 变频器的使用能够提高系统功率因数 。在一般情况下 , 煤矿设备在设计时裕量比较大 , 在工作时绝大多数都无法满载运行 , 机电设备经常在满电压和满速度的情况下负载很小 ,有时还出现空载运行的现象 ,使得机械设备的使用效率过低 ,空载或轻载运行给整个皮带输送设备造成了很多不必要的电能损失 。当变频机使用在皮带输送机使得运行的效率大大提升 , 使轻载 、空载的现象基本消失。b ) 变频器的使用能够提高系统效率。当变频器得到使用后 , 电机与减速器之间直接相接 ,减少了液力耦合器的使用。由于液力偶合器本身使用的是液体来进行转动的 ,使用效率相对较低 , 因此变频器的使用使整个皮带输送系统的效率提升了5 % 一 10 % 。此外, 矿井一般都远离变电站 , 不同时段的电压变动比较大, 变频器本身具备稳定电压的功能 , 也间接发挥了节能的作用。
（2）变频器节能技术在煤矿提升机中的应用。提升设备的主要功能是沿矿 井井筒运出矿石、煤、废石或矸石, 以及升降人员、设备和器材等, 因此在使用过程中产生了很大的电能消耗 ,通过变频器的使用有效提高了电能的使用效率。 矿井提升设备在整个煤矿生产中占有很重要的地位, 其安全性和质量一直是保 障煤矿生产安全 , 防止煤矿坍塌事故的关键。因此 ,在新矿井的设计和旧矿井 的改造中 ,都将矿井提升电气设备放在首要的位置, 经过多方面比较并根据矿井 的具体情况, 来选择适合煤矿生产的机械设备。采用变频器后, 矿井提升设备的使用优势主要表现在以下几个方面: a)变频器的应用使得矿井提升设备的控制精度增高。由于变频器采用的都是磁通矢量控制, 使交流电机的调速性能与直流电机几乎相等, 控制精度非常高;b) 采用变频器使得矿井提升设备的工作可靠性得到提高。变频器采用的是电气元件, 与其它相比寿命较长。并且具备完善的保护功能, 当其应用到矿井提升设备时, 使得其工作的可靠性非常高;c) 变频器的使用也使得矿井提升设备的维护工作量降低 。不仅提高了设备使用的效率, 也大大 降低了工作人员对其的养护和维修, 降低了工作人员的工作强度;d) 变频器的使用使得其调速范围宽广, 属于无级调速, 低速时稳定性好。
5 变频器节能技术在煤矿通风机中的应用
目前，我国煤矿企业通风机使用数量较多，但其运行效率相对较低。根据相关调查数据表明，国内煤矿企业通风机总数量已超过上万台，功率小的有几百 kW 、大的高达数千kW 。在煤矿实际生产过程中，通风机运行效率较好的达到百
分之七十左右，运行效率一般的达到百分之五十左右。而煤矿通风机电能的消耗量大约占煤矿生产总消耗量的百分之三十到百分之四十之间。因此，对煤矿通风 机采用变频器节能技术，是煤矿企业节能的主要途径。
6 结论
我国幅员辽阔，矿产资源丰富，煤矿开采中涉及到的机电设备种类比较多，变频节能技术以其完善的变频调节功能和节能减排优势，为我国煤炭行业开拓了无限的发展空间。煤炭生产企业要结合自身的实际发展情况，对该种机电设备进行合理应用，以实现社会效益和经济效益的最优。
【参考文献】
[1] 冯书升．煤矿机电设备中变频技术的应用[J]．电源技术应用 ，2013 .
[2] 王端焕 ．浅谈煤矿机电设备中变频技术的应用[J]．中国高新技术企业，2012．
[3] 于淑珍．探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J]．黑龙江科技信息 ，2013．
[4] 王强. 基于变频节能技术在煤矿机电设备中的应用[J]. 机械管理开发 ,2015.
[5] 石树君．浅谈四象限交流变频器在采煤机上的应用[J]．山西焦煤科技 ，2006．
[6］刘艳春, 卢尚工. 煤矿机电设备变频节能技术探讨[J]. 科技创新与应用 ,2015.
[7]李剑峰. 矿山变频节能技术的新发展 [ J ] 变频器世界 , 2012 .
变频器节能技术在煤矿中的应用
摘 要 : 变频器的应用不仅提高了煤矿的生产效率，也更好地节约了电能, 起到了节能减排的重要作用。本文重点论述变频器节能技术在煤矿生产中的应用和节能效果。
关键词 : 变频器 节能技术 煤矿 应用
变频器主要应用的是变频技术和微电子技术。变频器的基本工作原理是通 过对电源频率的改变来控制交流电动机, 从而达到节能、调节速度的目的，有效降低了设备的能源消耗, 为企业带来了更大的经济效益。煤矿作为能源消耗较高的企业, 可应用变频技术的设备也很多，例如排水、提升、采掘设备、运输、空气压缩以及通风设备等，通过对这些设备使用变频器节能技术，减少煤矿生产电能消耗 ,促进煤矿企业实现生产效益最大化 。
1 变频器节能技术在煤矿水泵中的应用
在煤矿生产过程中，往往通过调节阀门开度大小来实现对水泵流量控制，而此时, 水泵电动机仍处于恒定运转状态 ,电能耗费量较大，不利于排水系统经济性运行。如果在水泵设备上应用变频器节能技术能够使设备处于一个良好的变频调速环境，并对生产工艺系统进行良好控制，以保障产品质量和控制过程中的灵 活度。如变频节能技术使水泵时刻处于灵活的控制状态，其减速和平滑起停等也不再受到时间及外部环境的限制。同时，井下液位比较高，对泵空转时间进行有效缩减，很大程度上降低了排水泵启停过程中的电能消耗及设备损耗，实现了整体生产效益的提升。根据相关调查数据表明，我国大型煤矿企业水泵设备大约超过5500台左右, 其年排水电能耗费大约为33亿kW·h, 占煤矿生产总耗电量的百分之三十左右，因此, 对煤矿水泵设备应用变频器节能技术, 具有明显的节能效果 。
2 变频器节能技术在煤矿采煤机中的应用
采煤机是煤矿生产的主要机械设备，作业环境较为恶劣，作业空间较小 、空气温度与湿度相对较高、粉尘较大，所以对采煤机设备与系统运行的稳定性、可靠性、安全性、操作以及维护的便利性具有较高的要求。而将变频器节能技术应用到煤矿采煤机上，一方面可以有效提高采煤机运行的稳定性、可靠性、安全性；另一方面，可以有效解决采煤机控制电源非正常状态运行，减少欠压、熔断
丝切断、控制电路异常状态、过电流、过频、过热、过负荷、漏电等现象发生，进而有效保护煤矿采煤机的性能。
我国具有世界领先水平的四象限能量回馈变频器调速节能技术，国产大功率电牵引采煤机功率为 2XllOkW，变频器电压为380V ，能够确保煤矿采煤机机械设备在额定转速下恒定调速 ，实现两台变频器在额定转速与恒定功率调速状态下的主从控制与转矩平衡运行。例如 MG990／ 2215一GWD 型国产大功率电牵引采煤机 ，应用具有四象限能量回馈变频器调速节能技术，在国内各大煤矿企业 中广泛应用，采矿区的倾角为l2°～18°之间，局部倾角达到25°～ 35°之间。从煤矿采煤机实际运行状态角度来说，四象限能量回馈变频器调速电牵引采煤机在采矿区倾角较大范围内，其调节制动力矩与维持牵引速度变化不大，基本可以忽略不计 ，并且机械也没有发生下滑现象 ，采用四象限能量回馈变频器调速节能技术具有速度调节可靠、控制灵活等优势，实现了采煤机的节能效果。 3 变频器节能技术在煤矿供风系统设备中的应用
煤矿生产过程中，井下作业所需要的压缩空气都是由空气压缩机提供的，而压缩机在现实应用中属于连续运行的机械设备，而压缩空气所应用的是非连续 性的机械设备，其使用时间大约是开机时间的百分之三十左右。在煤矿井下作业 时，无法根据负载量的大小对电动机系统进行有效调整，而采用变频器节能技术后 ，则可以实现电动机系统的有效调节，确保在压力稳定的情况下，提高煤矿压缩空气的质量。此外，变频器节能技术应用在煤矿压缩机中还具有以下优势 ：
(1)变频器节能技术的软启动方式，大大降低了电流对机械设备的冲击 ；(2)变频器节能技术的应用，电能节省最高可达原总电能耗费量的百分之二十左右 ，所节约的电能费用可用于变频器节能技术应用的投资方面，降低了煤矿变频器 节能技术应用的投入成本 ；(3) 变频器节能技术的应用，确保系统在恒压控制状态下，气压恒定，进而有效改善煤矿作业气源质量。
4 变频器节能技术在煤矿运输系统设备中的应用
（1）变频器节能技术在煤矿皮带输送机中的应用。 目前，我国大多数煤矿生产中应用传统皮带机对煤炭进行运送，主要原理是借助液力耦合器对皮带输送机进行起送。但是它会增加皮带损耗，使皮带很容易发生断裂，且由于多种原因，导致皮带输送机在使用过程中，存在轻载运行与空载运行状态，电能耗费量较大。而如果采用变频器节能技术后 , 皮带输送机的节能效果主要体现在系统功率
因数和系统效率 2 个方面 : a) 变频器的使用能够提高系统功率因数 。在一般情况下 , 煤矿设备在设计时裕量比较大 , 在工作时绝大多数都无法满载运行 , 机电设备经常在满电压和满速度的情况下负载很小 ,有时还出现空载运行的现象 ,使得机械设备的使用效率过低 ,空载或轻载运行给整个皮带输送设备造成了很多不必要的电能损失 。当变频机使用在皮带输送机使得运行的效率大大提升 , 使轻载 、空载的现象基本消失。b ) 变频器的使用能够提高系统效率。当变频器得到使用后 , 电机与减速器之间直接相接 ,减少了液力耦合器的使用。由于液力偶合器本身使用的是液体来进行转动的 ,使用效率相对较低 , 因此变频器的使用使整个皮带输送系统的效率提升了5 % 一 10 % 。此外, 矿井一般都远离变电站 , 不同时段的电压变动比较大, 变频器本身具备稳定电压的功能 , 也间接发挥了节能的作用。
（2）变频器节能技术在煤矿提升机中的应用。提升设备的主要功能是沿矿 井井筒运出矿石、煤、废石或矸石, 以及升降人员、设备和器材等, 因此在使用过程中产生了很大的电能消耗 ,通过变频器的使用有效提高了电能的使用效率。 矿井提升设备在整个煤矿生产中占有很重要的地位, 其安全性和质量一直是保 障煤矿生产安全 , 防止煤矿坍塌事故的关键。因此 ,在新矿井的设计和旧矿井 的改造中 ,都将矿井提升电气设备放在首要的位置, 经过多方面比较并根据矿井 的具体情况, 来选择适合煤矿生产的机械设备。采用变频器后, 矿井提升设备的使用优势主要表现在以下几个方面: a)变频器的应用使得矿井提升设备的控制精度增高。由于变频器采用的都是磁通矢量控制, 使交流电机的调速性能与直流电机几乎相等, 控制精度非常高;b) 采用变频器使得矿井提升设备的工作可靠性得到提高。变频器采用的是电气元件, 与其它相比寿命较长。并且具备完善的保护功能, 当其应用到矿井提升设备时, 使得其工作的可靠性非常高;c) 变频器的使用也使得矿井提升设备的维护工作量降低 。不仅提高了设备使用的效率, 也大大 降低了工作人员对其的养护和维修, 降低了工作人员的工作强度;d) 变频器的使用使得其调速范围宽广, 属于无级调速, 低速时稳定性好。
5 变频器节能技术在煤矿通风机中的应用
目前，我国煤矿企业通风机使用数量较多，但其运行效率相对较低。根据相关调查数据表明，国内煤矿企业通风机总数量已超过上万台，功率小的有几百 kW 、大的高达数千kW 。在煤矿实际生产过程中，通风机运行效率较好的达到百
分之七十左右，运行效率一般的达到百分之五十左右。而煤矿通风机电能的消耗量大约占煤矿生产总消耗量的百分之三十到百分之四十之间。因此，对煤矿通风 机采用变频器节能技术，是煤矿企业节能的主要途径。
6 结论
我国幅员辽阔，矿产资源丰富，煤矿开采中涉及到的机电设备种类比较多，变频节能技术以其完善的变频调节功能和节能减排优势，为我国煤炭行业开拓了无限的发展空间。煤炭生产企业要结合自身的实际发展情况，对该种机电设备进行合理应用，以实现社会效益和经济效益的最优。
【参考文献】
[1] 冯书升．煤矿机电设备中变频技术的应用[J]．电源技术应用 ，2013 .
[2] 王端焕 ．浅谈煤矿机电设备中变频技术的应用[J]．中国高新技术企业，2012．
[3] 于淑珍．探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J]．黑龙江科技信息 ，2013．
[4] 王强. 基于变频节能技术在煤矿机电设备中的应用[J]. 机械管理开发 ,2015.
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[6］刘艳春, 卢尚工. 煤矿机电设备变频节能技术探讨[J]. 科技创新与应用 ,2015.
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