变频技术在煤矿机电设备中的应用

陈峰

（山西焦煤西山煤电公司屯兰矿 山西省古交市 030200）

煤矿开采是一项必要的工作，但是在开采过程中，不仅使环境得到污染，同时还使能源消耗的总量不断提升，我国的一些煤矿企业也在不断进行技术创新。但是开采煤矿需要应用很多设备，设备有很多种类，同时还有比较复杂的类型，所以在应用过程中，需要消耗大量能源，但是变频技术的出现，使上述问题得到解决，在煤矿机电设备中，使用变频技术，不仅可以使环境污染降低，而且还可以减少能源消耗的总量，但是企业在使用变频技术的过程中，需要考虑诸多问题，如果对各种设备不进行考量，变频技术就无法发挥真实作用，所以本文通过翻阅一些书籍，通过对其进行分析，阐述变频技术的原理和应用，同时也提出一些使用原则，希望变频技术能够在煤矿机电设备应用中发挥出自己的优势。

1 变频技术工作原理

变频技术主要是将交流电的频率进行改变，进而改变电器设备的运行状况，变频技术可以自行控制电器设备，变频技术可以改变机电设备的参数值，在系统的前端就可以进行调整，还可以调整机电设备的运转条件，但是需要以设备负荷具体变化情况为依据，让机电设备运转速率提升，但是需要保证生产质量。变频技术可以在相同时间内，将机电设备的运转效率提高，从而达到节能效果，消耗能源的总量也会得到降低。

变频技术在节能中有自己的公式：n=50f/p

n 所表示的是电动机的频率；f 表示的是变频器输出频率数值，p表示的是极对数。通过对这个公式进行分析，想要让变频调节速度，就需要电动机频率变化。煤矿是比较特殊的工种作业，想要让变频技术更加安全，需要使工作环境得到改善，同时还需要将机电设备进行改善，让设备可以高效运行。

2 变频技术在使用中的原则

2.1 使用条件需要被满足

我国煤矿机电设备大部分都应用到变频技术，其具有一定的优势，变频技术可以实现，需要使用变频器，但是操作变频器比较容易，同时还具有一定的效率，对于节约能源方面也可以满足标准要求。虽然如此，由于机电设备比较庞大，其内部零件比较复杂，所以在使用之前，需要考虑到设备的具体情况，需要考虑改良之后电容量，同时还需要考虑时间问题，还有电压的一些技术参数，考虑到这些方面，需要进行调整，这样才可以使生产得到满足，同时也可以对变频技术高效使用。

2.2 负载模式需要适合

机电设备不同，其负载能力也会有所不同，对于负载的要求也有差异。所以如果煤矿中的机电设备，需要使用变频技术，就要对各种电动机设备进行考量，同时还需要考虑变频器设备，需要对设备进行不断改造。例如，在选择恒转矩负载时，需要选择稳定性比较高的变频设备，可以选择风机泵进行运用，有较高的性价比，在输出一些数值时也比较精准。此外，如果对稳定性有较高要求，就需要将设备和设备进行匹配，这样才能使变频技术发挥更大的作用。

2.3 按照标准规范进行使用和安装

变频技术可以将设备稳定性提高，所以在使用之前，需要做好安装方面的工作，一定要按照相关规定进行安装，设备之间需要相互匹配，否则操作结果就会受到影响。在对变频技术进行安装时，设备不能放置在比较恶劣的环境中，也不能放置在潮湿空气中，否则设备就会被破坏。外界因素也会影响到变频技术的使用，如果一些区域频率经常变化，那么变频技术就会受到影响，所以需要合理控制频率。温度在10 摄氏度以上，海拔的高度在1000 米以下，就可以使用变频设备，如果超出上述范围，就需要对设备进行防护，如果不进行防护，对变频技术就会有影响。

3 变频技术主电路端子的功能

变频技术主电路端子的功能如表1 所示。

变频技术具有很多功能，在进行电路端子连接过程中，需要按照以下步骤进行连接。

（1）在电源输入过程中，需要将r s t 进行连接，当电源输出时，需要将端子连接U v w，但是不能连接错，如果连接错，变频器会被损坏。

（2）为了避免发生触电和火灾情形，所以需要将端子进行连接。

（3）在对导线和端子连接时，需要连接牢固，端子接触性需要良好。

（4）当线配置完成后，需要进行严格检查，不要发生没有连接的情况。

（5）在通电之后，需要将连接的线进行改接时，需要将所有电源关闭，然后再进行操作。

4 变频技术在煤矿机电设备中的应用

4.1 变频技术在流体负荷中的应用

流体负荷包含两个内容，一种是风机，另外一种是水泵。煤矿在生产过程中，最为需要的设备使风机，我国经过多年的发展，大部分煤矿采用的是变频技术，用来调节速度，由于我国技术在不断发展，同时也可以将设备进行升级。煤矿在进行不断改造的时候，刚刚开始使用的是高压电阻电机，逐渐发展为低压鼠笼式电机，由于技术在不断完善和优化，两台电机可以通过一台变频器控制，可以降低二分之一功率。通过对设备进行改良，转速也得到了降低，每分钟可以降低70r，但是电机却增加了输出功率，功率增加到30%，风机在进行工作过程中，提高了风压和风量，由于煤矿的作业环境比较特别，所以使用这种技术可以满足煤矿特殊作业环境，还有一定的安全性，通过逐渐改变技术，还使电费得到良好改进。另一方面是水泵，生产煤炭过程中，其中有一个比较重要的步骤，就是给水步骤，应用到变频技术可以减少机电设备的冲击力，使工艺系统变的更加灵活，主要水泵可以通过对发出指令来控制设备，这样可以使能量极大降低，应用到变频技术，采用PLC 控制变频系统，可以使水泵频率降低，设备可以消耗更少的能量。

4.2 变频技术在机械动力负荷中的应用

机械动力负荷包含以下几个方面内容。第一，包含采煤机，我国在科技方面发展较快，煤矿生产阶段，比较广泛的是应用到变频技术，经过不断的发展，我国的变频技术也在不断更新，如今已经变的比较成熟，目前我国大多数煤矿采用的变频技术是采煤机调速系统，观看节能技术实际应用，我国在进行煤矿开采时，所应用的采煤机最大的功率是220 千瓦，同时对应的是380 伏的变频器电压，这种条件是恒定的，通过调整采煤机的功率，控制变频器之间的转矩，减少其工作时间，提升工作效率。有些煤矿在使用到牵引采煤机时，由于矿石开采的环境比较特别，施工地点比较复杂，在对矿石进行开采时，采煤区比较倾斜，如果使用一般的采煤机，并不能使矿区更加安全，如果采煤机有变频效果，可以对倾斜度较大的地方进行调节，使设备在比较复杂的环境中，也能稳定运行，可以实现安全生产。还有一种是提升机，开采煤矿阶段，同时也应用到提升机，而且得到普遍应用。我国一直在对提升机进行研发，提升机逐渐符合我国煤矿开采的标准，通过相关数据表明，我国有几百个煤矿都采用了提升机，而且提升机具有一定的变频性能，通过控制煤矿机设备，使工作人员操作更加简便，可以了解到提升机的一些状态，利用变频技术兼容性特点，可以将输入和输出的电路提供给操作人员。最后一种是胶带输送机，煤矿在生产过程中，胶带输送机具有重要意义，但是使用胶带输送机，会产生较大功率，在运行阶段，需要应用更高的电压，如果使用普通技术，会产生空载或者轻载现象，虽然不会影响到煤矿的生产，但是会使电能消耗更多能量，使用变频技术，可以将减少能量消耗，所以近些年来，新的胶带运输机已经逐渐被使用，电网系统可以反映出电机消耗的能量，使电能消耗的总量降低。

4.3 变频技术在通风系统中的应用效果

通风系统在没有进行改造时候，通风机的额定功率在5000 千瓦，在运行过程中大的转速是每分钟580 转，安装叶片的角度是-9，在通风过程中的功率是每秒钟186.7 立方米，所以在将通风机进行改造之前，风机的工作效率是50 赫兹，在功率正常的情况下，如果想要使风门能够正常运行，可以设最大的风量为A，将频率不断进行改造时，计算过程中需要按照国家正常标准进行，根据国家的标准进行计算，可以算出每秒的风量是121.4 米，当负压达到1270.2 的时候，需要打开所有风门。通过相关公式可以了解，通风机的实际使用功率是每秒钟186.8 立方米，使用变频技术，其变频的转动速度是186.8 立方米，通风机的频率是33 赫兹，通过相关计算，可以了解到，通风机在每一年都能够节省很多成本，如果通风机每天的运行时间是24 小时，每年的运行时间按照365 天进行计算，我国的电费统一标准是0.7 元，通过相关计算可以了解我国一年可以节约200 多万的电费，所以使用变频技术，对于我国而言具有重要的作用，极大节约了用电成本，同时也使资源得到降低。

5 变频技术的重要性

通过分析和探究变频技术的相关概念和还有具体环节，变频技术在煤炭中具有一定的作用和优势。使用变频技术可以促进煤炭的应用，首先，推动煤矿的转型过程，如今我国推崇的是节能环保，我国在一些政策上也实施减少能源损耗的政策，如果我国在生产煤炭过程中，仍然选择应用传统的消耗能量较大的方法进行开采，那么就无法继续生存下去，但是采用变频技术，可以使能源消耗降低。其次，在记性应用机电设备的过程中，需要将设备进行长时间的运行，这种时间较长的作业运行，会使设备造成一定的伤害，使设备的寿命变短。但是使用变频技术，可以将紧张的工作进行缓解，设备也会减少发生故障的可能，让维修的费用得到减少。所以采用变频技术不仅可以节约损耗的能源，同时还能够使成本得到降低，对于我国而言具有重要作用。

6 结语

变频技术是一项新型技术，在很多领域中都广泛使用，煤矿设备也需要使用变频技术，可以使能源消耗得到降低。但是由于在使用过程中，煤矿有很多设备，同时这些设备比较复杂，所以需要将这些因素考虑进来。本文提出变频技术使用过程需要遵循的基本原则。首先，需要满足使用条件，温度需要达到10 摄氏度以上，同时还不能将设备放置在空气中。其次，在使用阶段，需要符合合适的负载，最后，在对设备进行安装过程中，需要按照一定的标准进行安装。只有遵循这些基本原则，才能使变频技术发挥一定的潜能。

表1：变频技术主电路端子的功能