探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用

王忠林

摘 要：本文主要阐述了我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用现状，并研究了变频节能技术的应用原理，具体分析采煤机、提升机、皮带输送机等机电设备中应用变频节能技术的具体应用情况。

关键词：煤矿;机电设备;变频节能技术;应用

我国地表土层中藏有丰富的煤矿资源，煤矿业是我国经济的支柱产业，给我国社会经济的快速增长提供重要动力。但是，目前煤矿企业对煤矿进行开采的过程中，存在着多种问题，尤其是小型煤矿企业，其仍然采用较落后的技术进行煤矿开采，存在较多的安全问题。不仅如此，煤矿企业进行生产时，其消耗的能源较多，产出少，严重限制了煤矿企业的发展。为了解决这些问题，煤矿企业逐渐应用变频节能技術以提高煤矿机电设备的生产效率，而经实践证明，变频节能技术能够有效提高煤矿机电设备的生产效率。本文现对我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用情况进行探讨，展现变频节能技术的应用价值。

1 变频节能技术原理和应用现状

1.1 变频节能技术应用现状 煤矿企业开采煤矿时，非常重视生产工作的安全性，因此，煤矿企业并没有轻易应用变频节能技术，但是，随着社会科学技术以及节能理想的推广，煤矿企业开始尝试将变频节能技术应用于煤矿生产机电设备中，如采煤机、提升机、皮带输送机等。这些设备应用了变频节能技术后，其性能得到了极大的提升，运行效率大幅提高，且使用该技术后，这些设备运行过程中所消耗的能量大幅减少，达到了节能的目的，同时，减少了这些设备维护、修理的费用，提高了煤矿企业的经济利润。

1.2 变频节能技术原理 变频节能技术能够有效改善煤矿生产机电设备的性能，与以往应用的交流电有较大差别，其对交流电的固定频率进行转换，使交流电成为可变性资源，最大限度地提高交流电的利用率。在功率器件方面，在GTR IGBT的基础上，科研人员研发出来智能功率模块IPM，大幅增大了变频的功率。在控制理论方面，变频节能技术突破了传统控制理论，其有效应用了改进后压频比控制方式，这项创新主要应用了矢量控制办法，并进行直接的转矩控制，扩大了变频节能技术在实际生产中的应用范围。在研发方向方面，人工神经网络、模糊自动优化控制等新型控制方法进一步优化了变频技术的集成系统，使其集成系统获得更大范围上集中，技术不再局限于数字信息处理，而发展为技术较高的集成电路。在变频功能方面，变频技术的应用范围越来越广，成为综合性能较高的技术。变频节能技术不仅能够对生产机电设备进行调速，还能够辨识编程参数以及传输信息等工作。变频器指通过通断电力半导体器件，将频率、电压不变的工频交流电转换为频率、电压可变的交流电的控制设备。使电动机电源频率发生改变来调解机电设备的速度即为变频调速。

2 我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用情况

2.1 在提升机中的应用 煤矿企业进行煤矿生产时，提升机是一项重要的机电设施，影响着煤矿生产安全问题。以往对提升机进行调速时，主要是将金属电阻接至电动机转子电路中的技术来达到调速目的，但是在实际生产中应用此方法时，会降低生产过程的安全性，增加提升机电能的消耗量。而在提升机中应用变频节能技术，主要是将变频防爆提升机与交流四象限变频调速体系结合在一起，利用数学信息化控制技术，通过输入、输出接口对提升机进行控制，使提升机能够顺利完成输送人员、材料的工作，且达到了远程控制目的。

2.2 在采煤机中的应用 我国四象限运行的交流变频调速采煤技术是一种能量回馈型技术，该技术水平位于世界前列，我国生产的电牵引采煤机运行功率可达2×110kW，变频电压可达380V，可以在额定转速以上进行恒定转矩调速，并实现两台变频器之间的转矩平衡和主从控制，也可在额定转速下进行恒定转矩调速。四象限变频器调速电牵引采煤机在实际运行过程中，在大倾角工作面，对制动力矩进行调节时，其可调节的范围较大，且牵引速度基本上保持不变，无下滑跑车的情况，控制操作较简便，可靠性较强。

2.3 在皮带输送机中的应用 在皮带输送机中，应用变频技术的原理与提升机相同。皮带输送机运行的过程中，有效利用了摩擦力的牵引作用，利用摩擦力和张力变形带动物体，使物体能够在支撑辊轮上运动，顺利地将井下的煤炭输送到地面。以往皮带机运送煤炭时，使用液力耦合器来达到皮带输送机软启动的目的，但是这种方式会加速皮带老化，增加皮带发生断裂的情况。在皮带输送机中使用变频技术主要是将启动电机时出现的电流波动减小，使机电内部出现的机械冲击、发热等情况减少，最大限度地发挥皮带输送机的运送功能，并使功率平均和同步问题得到解决。

2.4 在流体负荷设施中的应用 在流体负荷设施中应用变频技术主要是对泵和风机进行变频调速。变频调速技术在风机中的应用逐渐增加，且科研人员专门研发出了适合煤矿开采特殊环境的变频调速设备。风机经过改造后，其实际运行转速显著比改造前小，而改造前前导器半关闭的风压、风量是改造后风机实际运行输出功率的3倍，这种性能更适宜应用在煤矿开采工作中，极大地节约电能。在给液用泵、矿区给水中应用变频节能技术后，能够很好的对该设备进行变频调速，加强了生产工艺系统的控制力度，提高了控制的灵活性，有利于产品质量的提高。变频节能技术的应用提高了抽水泵控制的灵活度，使抽水泵能够实时加减速、平滑起停，且使井下液位保持固定值，缩短了泵空转时间，减少了抽水泵频繁起停而消耗的电能，降低了机械设施损耗，有效提高了生产效率。

3 结束语

煤矿机电设备中应用变频节能技术后，有效的提高了各机电设备的运行性能，大幅度降低了电能损耗量。根据目前煤矿业应用变频技术的现状，该技术具有宽广的应用前景。我国现非常重视节能技术的应用，可见变频节能技术是发展煤矿机电设备的主要方向。目前，只有几种机电设备应用了变频节能技术，但是还可继续研究，并对其他机电设备进行改进，以提高煤矿企业生产效率，推动煤矿行业的发展。

参考文献：

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