【摘要】
近年来，随着我国煤炭科技工业的高速发展，变频节能技术因具有可靠的调速性能以及良好的节能作用，被广泛用于煤矿生产，大大提高了煤矿设备自动化水平。基于此，本文简单分析了变频节能技术的基本原理、发展与应用现状，并对变频节能技术在井下煤矿设备中的发展状况以及发展前景进行了详细的论述。通过变频节能技术的应用，可发挥节能减排作用，进而提高企业的经济效益与社会效益。
【关键词】
煤矿；机电设备；变频节能技术
前言
在目前经济与能源矛盾日益激烈的情况下，尤其是建立资源节约型社会的宣传，煤矿企业要想做好节能工作，必须选用变频技术。同时，在设备运行过程中应用变频技术，不仅能够提升操控性能，还能取得明显的节能效果。因此，必须不断增大对技术创新工作的投入，逐渐增大变频节能技术在各大煤矿中的应用，使得变频技术趋于成熟。通过应用变频技术，能促进我国煤矿企业的进一步发展，提升采煤效率，真正做好低碳与节能工作，确保工作安全。
1变频节能技术的基本原理和发展
所谓变频技术，一般指通过改变交流电频率来达到设备控制自动化要求，是一种现代化的无附加转差损耗调速形式。通过变频技术，能够以机电设备负载部位变化值为基础，在系统前段部位布设设备的参数值，改变设备运转状态，提升机电设备运转效率。n=50f/p式中：n-电动机转速；f-频率；p-电机级数。当n处于一定状态时，通过改变f，就能够对n进行一定的改变。同时，当f处于0~50Hz范围内变化时，n调节范围会很宽。变频调速就是依据此原理，并通过改变电动机电源频率的方式来达到调速要求。煤矿井下环境一般具有特殊性，且瓦斯、煤尘等作为主要的易燃易爆物品，有一定的危险性，变频技术无法较好的在井下环境中应用。近年来，随着科学技术的进一步发展，变频节能技术在机电设备中得到了越来越广泛的应用，大大提高了设备运转效率，并且还大幅节省了电能、设备维护费用支出，提升矿产企业经济效益。由此可以看出，通过变频节能技术的应用，能够有效改善煤矿机电设备自身性能。
2变频节能技术原理和应用现状
2.1变频节能技术应用现状
煤矿企业在进行煤矿的开采时，安全生产工作是企业高度关注的内容，所以没有草率的对变频节能技术进行应用，但随着近年来科技、节能思想的推广，煤矿企业也已经开始在煤矿生产机电设备运行过程中运用变频节能技术，例如采煤机、皮带输送机等，大大提高了设备性能与运行效率，并且还大幅降低了设备运行所消耗的能量，实现了节能目的，同时还降低了设备维修与修理的费用支出力度，最终提高了煤矿企业的经济利润。
2.2变频节能技术原理
通过变频节能技术，能够使得煤矿生产机电设备性能得到有效的改善，相比于以前采用的交流电，存在很大的差别，其能够转换交流电的固定频率，进而使得交流电转变为可变性资源，大大提升了交流电的利用效率。基于GTRIGBT功率器件，有关科研人员现已经研发出了智能功率模块IPM，大大提高了变频功率。同时，变频节能技术打破了传统控制理论的限制，通过采用该技术，能够有效改善后压频比控制方法，此项创新主要是基于矢量控制办法，并进行转矩控制，使得变频节能技术在生产中应用的范围得到了扩大。通过人工神经网络、模糊自动优化控制等新型控制方法，使得变频技术中的集成系统得到了进一步改善、优化，在更大范围内集中集成系统。而技术也不再受到数字信息处理的限制，形成了具有更高技术的集成电路。此外，变频技术功能应用范围也不断扩大，现已成为综合性能较高的一种技术。通过变频节能技术的应用，不仅对生产机电设备进行合理的调控，还能对编程参数以及传输信息等进行有效的辨识。变频器是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。
3在煤矿机电设备中应用变频技术的主要原因
近年来，为了保证社会经济的持续发展，煤炭企业正在不断开采日益减少的煤矿资源，使得我国煤炭资源储量紧缺现象越来越紧张，基于此，煤炭行业的竞争也不断激烈。如果想要确保煤炭企业的持续发展，必须采用先进的技术来降低煤炭开采企业生产经营中所消耗的电能，用尽量少的成本获得最大的经济效益。由此可以看出，必须在煤矿机电设备中应用变频技术，满足节能减排要求，提高企业经济效益。同时还能少设备排放的废物，降低煤炭开采活动对生态环境的破坏和污染。对于煤炭企业，煤炭开采过程中所采用的机械设备消耗的电能很多，只有对变频技术进行合理的运用，才能增加具体的应用案例，为研究人员提供研究资料，不断创新变频技术，大幅降低机电设备运行过程中所消耗的能量，提升机电设备的可控性和节能性。由此可以看出，在煤矿机电设备中合理应用变频技术至关重要。
4煤矿机电设备中变频节能技术的应用分析
4.1提升机中变频技术的应用
在煤矿生产中，提升机具有极其重要的作用，其能够确保工作人员安全的运用机电设备。例如在电动机转子电路中运用金属电阻，虽然能具有一定的调速作用，但运行过程中还是存在许多问题，特别是安全问题。同时，电能的大量消耗问题也是一项重要的问题。现阶段所使用的变频节能技术能够对设备数字信息化进行有效的控制，其主要是将变频防爆提升机有效结合四象限变频调速系统，提升机的远程控制能够用输出和输入接口控制，这样依赖，可确保工作人员与物料输送的安全高效。
4.2在采煤机中的应用
所谓四象限运行的交流变频调速采煤技术，主要是一种水平处于世界前列的能量回馈型技术，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，并且还可以在额定转速情况下实行恒定转矩调速，同时还能进行两台变频器之间的转矩平衡和主从控制操作。此外，在四象限变频器调速电牵引采煤机实际运行过程中，当大倾角工作面在对制动力矩进行一定的调节操作时，其可调节的范围较大，但牵引速度几乎不发生变化。无下滑跑车的情况下，控制操作较简便，可靠性较强。
4.3在皮带输送机中的应用
变频技术应用于皮带输送机的原理类似于提升机，通过该技术的应用，可有效利用摩擦力的牵引作用，并通过对摩擦力与张力变形作用来带动物体，使得物体在支撑辊轮上运动，将井下的煤炭顺利的输送至地面。采用传统皮带机进行煤炭运送时，主要是利用液力耦合器来启动皮带输送机，但此种方式会加快皮带老化速度，并且还会提高皮带断裂现象发生的几率。将变频技术应用于皮带输送机，可减少电机启动时电流发生的波动，以此来降低机电内部的机械冲击与发热等情况发生的概率，发挥皮带输送机最大化运送作用，有效解决功率平均和同步问题。
4.4在流体负荷设施中的应用
将变频技术应用于流体负荷设施，可对泵和风机进行变频调速。近年来，随着变频调速技术在风机中应用的越来越广泛，科研人员现已研发出了适用于煤矿开采特殊环境的变频调速设备。在完成了风机的改造之后，其运行转速明显要小于改造之前。同时，风机改造之前的导器半关闭的风压、风量是改造之后实际输出的功率的3倍，此性能更适用于煤矿开采，进而节约电能。此外，将变频节能技术应用于液用泵、矿区之后，能够对该设备进行良好的变频调速，增大了生产工艺系统的控制力度，提高了控制的灵活性与产品质量。通过应用变频节能技术，大大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，减少了因抽水泵频繁启停时消耗的电能，降低了机械设施损耗，有效提高了生产效率。
5变频节能技术的发展要求
随着煤炭企业现代化矿井建设的发展，变频技术等一系列先进技术在煤矿行业中的应用充分发挥了其重要的作用。由此可以看出，以变频技术来节约能源是现代化社会的一个必然趋势。但因煤矿生产的特殊环境和对安全的特殊要求，变频技术在井下工作中的应用时间较晚。近年来，随着市场经济的快速发展，煤炭企业的节能降耗增产增效以及绿色低碳开发受到了人们的高度关注，设备的改造、更新是必然的趋势。此外，煤矿井下开采环境恶劣，空气中还存在大量的瓦斯、粉尘等易燃易爆成分，所以市场上符合煤矿安全要求的隔爆型变频器并不多，因此需要广大工程科技人员和相关企事业科研院所大力协作研发更多符合井下要求的该类型产品。
6总结
总而言之，要想实现煤炭企业的持续发展，必须积极采取相关对策，对煤矿机电设备事故的发生进行有效的预防，主要包括不断提高员工安全意识，并对机电设备进行合理的利用等，真正预防机电事故的发生，推动煤矿企业的可持续发展。现代社会中，技术是确保企业告诉发展的重要基础。对于煤炭企业，必须在煤矿机电设备中广泛的应用变频节能技术，提升煤矿机电设备运行速度，简化煤矿机电设备操作流程，降低煤炭企业能源消耗，延长煤矿机电设备使用寿命，提高煤炭企业的竞争能力。
作者：蓝红日 单位：广西右江矿务局有限公司机电处
参考文献
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