探讨变频节能技术在我国煤矿机电设备中的应用

摘要：目前煤矿生产必须坚持两大原则，即安全节能，提高生产效率。随着经济、科技的迅猛发展，能源资源日益紧张的问题越来越突出。因此一定要加强改进煤矿电机设备，促进其技术含量、使用性能不断提高。特别是应用变频节能技术后，煤矿机电设备的调节功能与节能性能显著提高，明显改善了机电设备在煤矿生产中的使用条件。文章对变频技术的原理进行了分析，研究变频节能技术在国内煤矿机电设备中的实际应用，同时研究了变频节能技术广阔的应用前景。

关键词：变频节能技术；煤矿机电设备；应用；效率

我国是煤矿大国，储备着丰富的煤矿资源，我国土地面积广阔，巨大的煤矿资源就蕴藏在我国的地表土层中。煤矿业的发展为对国民经济发展来说，煤矿业发挥了重大的推动作用。但是从当前国内煤矿开采业实际发展情况来看，总体形势不是很乐观，全国各地的煤矿，特别是很多小煤矿，在开采技术方面依然十分传统落后，生产过程中没有妥善解决好安全保障问题，并且煤矿生产消耗很高，生产效率普遍很较低。为了对这种情况做出改变，在煤矿机电设备的中变频节能技术慢慢获得了应用，经过理论以及实践的验证，在煤矿机电设备的应用中，变频节能技术展现出了良好的使用性能，具有很高的应用价值，值得大力推广，促进煤矿生产效率显著提高，在有效机械调节、节能安全等方面显现出了极高的价值。

1.变频节能技术在点前煤矿机电设备的应用情况及基本原理

生产安全是煤矿生产的头等大事，生产安全在煤矿生产中具有十分严格的要求，因此在煤矿机电设备中，变频节能技术并未轻易获得应用。但随着节能理念的不断推广以及电子信息技术的快速发展，在煤矿生产的机电设备中变频节能技术慢慢获得了应用，像矿井空压机、提升机、皮带输送机、采煤机等。节能变频技术在实践应用中逐渐被获得认可，机电设备运用节能变频技术后，其运转效率显著提升，同一机电设备与过去未使用这项技术比较，显著降低了的耗能量，在设备维修养护支出方面也实现了明显的降低，在提高煤矿产业经济效益方面显示了巨大的推动作用。

变频节能技术明显改善了煤矿机电设备的性能，其有什么样的应用原理呢？与其他传统的交流电比较，变频节能技术具有自身独特的特点，变频节能技术主要依靠变频调速技术转化交流电的固定频率，使其发展为可以被充分利用的变动资源。

第一方面功率器件。智能功率模块IPM是经过GTRIGBT的更替发展起来的，可以不断提高变频的功率。第二方面大幅度改建了压频比（U/f）控制方式，成为控制理论方面的重大突破与革新，之所以能够取得这种突破与创新，主要得益于矢量的控制办法的运用，以及采取了直接的转矩控制，可以在现实当中在更为广阔的范围内应用变频节能技术。第三方面研发方向有了新的进展，在控制方法方面实现创新，人工神经网络、模糊自优化控制等都是新产生的控制方法，在更为广阔的范围中，整个变频技术的集成系统都可以实现集中，在技术方面改变了过去数字信息处理比较单一的情况，发展至现阶段十分先进的高级专用集成电路已经被应用。自单片机起，数字信号处理器（DPS）产生，之后出现了精简指令集计算机（RISC），发展到今天已经有了高级专用集成电路（ASIC）。

再就是从整个变频的功能方面来看，在综合应用方面取得了显著的进展，一方面拥有一般的调速功能，而且兼具通信功能、编程序参数辨识等多种功能。电力半导体器件具有通断作用，凭借着这种作用转换固定不变的电压与频率的工频交流电，使电压或频率成为可变的交流电，这种电能控制设备实际上就是“变频器”。变频调速实际上就是利用对电动机电源频率改变，达到调节速度的目的。

2.在国内煤矿机电设备中变频节能技术应用相关分析

变频节能技术经历了长时间的发展，逐渐开始广泛应用于国内煤矿机电设备技术中。本人在了解煤矿机电设备的基础上，深入研究了节能变频技术，关于变频节能技术在煤矿机电设备中的应用本人进行了分析，具体分析主要结合煤矿提升机、采煤机、流体负荷设备、皮带输送机等展开，具体如下：

2.1在煤矿提升机中变频节能技术的应用

在煤矿当中，煤矿提升机是不可缺少的机电设备，无论对煤矿人员安全来说，还是对煤矿生产安全来说其作用都很关键。传统调速主要通过将金属电阻接入电动机转子电路内，尽管这种方法可以实现这一目的，但现实运用，往往安全隐患较高，而且会消耗大量的电能。将变频节能技术应用于煤矿提升机中，大部分是将交流四象限变频调速系统与变频防爆提升机配合，在控制方面达到数字信息化，在输入与输出接口完备的条件下，可以实现远程控制煤矿提升机，为提升机能够对物料与人员安全顺利地输送创造保证条件。

2.2在煤矿采煤机中变频节能技术的应用

采煤机变频调速系统发展到现在，已经由原来的“一拖二”成功发展至“一拖一”，就国内能量回馈型四象限运行的交流变颈调速采煤技术来说，已经取得全球领先地位，我国自行生产的电牵引采煤机变频器电压达到了380V，行走功率最高达到了2×110KW，可以达到超过额定转速恒定功率调速、额定转速下恒定转矩调速，两台变频器之间的转矩平衡与主从控制。就现场实际运行状况而言，对大倾角工作面，四象限变频器调速电牵引采煤机可以在更为广阔范围内调节制动力矩，使牵引速度总体上保持不变，机器无任何下滑跑车情况发生，控制起来十分灵活，结构特别简单。方便操作，而且速度调节非常稳定可靠。

2.3在煤矿流体负荷设备中变频节能技术的应用

在流體负荷设备中变频节能技术的应用，大部分集中在泵所还有风机采用的变频调速。变频调速在风机中的应用日益多起来，专门为煤矿独特环境设计的变频调速设备也产生了。风机被改造后，转速与改进前最低转速比较实际上大幅度下降了。电机实际输出功率与矿井特性更加适应，具体为前导器没有改进时半关闭时的1/3风量与风压，每年的电费显著降低了。而变频调速能够灵活应用于矿区给水、给液用泵中，使得设备的机械冲击大幅度降低了，工艺系统控制具备了更为强大的灵活性，产品质量上升到了新的高度。对抽水泵的平滑起停能够灵活控制，可以适时增速或减速，为井下液位保持恒定创造了条件，使得泵空转时间与频繁起停产生的能耗显著降低，在很大程度上降低了机械设备的损耗，为生产实现高效、安全运行创造了有利的保障。

2.4在煤矿皮带输送机中变频节能技术的应用

在煤矿皮带机中应用变频技术在原理上与煤矿提升机是一样的。井下的煤炭被皮带运送至地面这一过程中，对摩擦力产生的牵引作用充分利用，依靠摩擦力与张力变形产生带动作用，使物体在支撑辊轮上发生运动，进而使煤炭运送工作顺利完成。就传统煤矿皮带机运输来看，皮带机的软启动通常依靠液力耦合器来完成，这样往往容易导致皮带发生老化与断裂的情况。对变频技能技术应用后，能够使电机启动过程中电流波动显著降低，使得机电内的发热与机械冲击现象降低。可以保证最大程度低发挥皮带机的传送功能，对功率平均与同步问题实现了妥善解决。

3.结语

结合变频节能技术的实际应用来看，变频节能技术应用于煤矿提升机、采煤机、流体负荷设备、皮带输送机等等机电设备后，在节能方面取得了良好的效果，能源消耗节约比例达到了20%至30%。结合现阶段煤矿机电设备中变频节能技术的实际应用情况来看，其具有十分广阔的发展前景，特别是在社会对能源需求量不断提高的形势下，变频节能技术在使用方面显现出高效、节能、安全的优势，因此一定会成为今后煤矿机电设备发展的主要方向，除了上述几种机电设备已经使用了变频节能技术，还有别的很多煤矿机电设备需要加强改进，所以，发展同其相适应的变频节能技术具有很强的必要性。

参考文献：

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[2]谭春培.煤矿机电设备中变频技术的运用[J].才智；2012年18期.

[3]张正斌.试论煤矿机电设备中变频技术的运用[J].中国石油和化工标准与质量.2012年07期.

作者简介：索少龙（1980.8.2-）男，汉族，陕西省宝鸡市陈仓区人，2014年毕业于内蒙古乌海职业技术学院采矿开采技术，中国神华神东煤炭集团石圪台煤运转二队目前从事于机电专业。