摘要：中国煤矿目前已经全部实现了机械化开采，生产效率和安全性大幅度提高。在煤矿机械化开采过程中，机电设备发挥了关键作用，但是传统的机电设备在运行时还存在一些问题，严重制约了中国煤炭行业的继续发展。因此，有必要解决这些机电设备运行过程中存在的问题，从而实现煤矿开采的高产高效。设备在运行过程中出现的问题主要体现在能耗、故障率及安全性方面，而解决这些问题的关键就是要采用变频技术。运用变频技术，可以对机电设备的运行状态实现监控，改善机电设备的运行状态，从而提高设备的安全性。
关键词：煤矿；机电设备；变频技术
目前，对能源需求也有所增加。当前的能源形势，依然以煤炭为主体，如何增加煤炭开采效率，降低煤矿成本，提高煤炭的竞争力显得尤为重要。在煤炭开采期间，如果能有效控制电力使用，将极大降低煤炭开采成本。变频技术在煤矿企业机电上的应用，有效降低了煤炭开采期间的电力使用，提高开采效率，降低成本的前提下，有效保障了煤矿企业的健康发展。
1机电设备运行过程中存在的问题
1.1设备运行受电网电压波动影响较大
煤矿的机电设备多为工频交流电设备，在电网电压比较稳定时，设备运行比较平稳。但是煤矿一些机电设备在运行时会产生谐波，这些谐波注入到电网中会引发电压的波动。这些波动会影响机电设备的电磁场，使得设备运行时出现一些异常情况。另外，一些机电设备会出现震动加剧的现象，轻则会引起机电设备发热严重，影响设备的性能，严重时可导致设备的轴承断裂。虽然电网谐波在短期内不会对机电设备产生影响，但是从长期来看会缩短机电设备的寿命，会对煤矿的经济效益产生很大的影响。
1.2设备的能耗较高
随着煤矿生产的现代化，对一些机电设备的技能指标要求越来越高。传统机电设备的能耗非常高，主要是由于机电设备不能根据运行状态实时调整输出功率，总是以额定功率输出，很多电能被浪费。例如：皮带输送机在运行时，每个时间段内的运输量是不同的，若以恒定的功率运行，则在轻载时很多电能会被白白浪费。虽然也有一些方法可以用来调节机电设备的输出功率，但是这些方法并没有降低电能的消耗，只是将多余的功率消耗在其他调节设备上。
1.3设备的启停冲击大
在煤矿生产过程中，有很多设备需要频繁地启停，例如矿井提升机、皮带输送机等。传统的机电设备启动方法在控制设备启停时，不能有效地控制设备的电流或电压，使得机电设备容易受到很大的冲击。机电设备在受到冲击负载的作用下，很容易发生一些难以控制的事故，例如提升机在停止时可能会导致钢绳断裂，皮带输送机在启动时功率突然增加会引发断带问题。造成这种现象的原因是在启动设备时电流急剧变化，设备突然承受一个很大的冲击载荷。
2变频技术在煤矿机电设备中的应用分析
2.1采煤机械设备
在煤炭资源开采的过程中，采煤机械设备属于主要的执行载体，其工作状态也将直接影响到煤炭的开采效率和开采质量。机械设备都有固定的使用寿命，受到工作环境、操作人员水平、设备生产质量等因素影响，其使用寿命还会缩减。一旦设备出现了停摆的情况，由于作业区域位于地下，其维修的难度非常大，此类情况也将直接影响整个开采活动推进的顺畅性。结合以往的管理经验，导致设备运行寿命不断降低的主要原因与高负荷运转情况有关，而变频技术的应用，可以对采煤机的输出功率进行动态调控，结合开采区域煤层厚度，适当加大或减小设备的输出功率，故障发生概率较以往也下调了60%，使设备的运行情况保持在稳定的状态。另外，变频技术的应用还可以适当降低采煤机械设备操作的复杂程度，提升了设备工作状态的可靠性。
2.2在通风机中的应用
通风机在煤矿开挖过程中必不可少，决定着煤矿内作业人员和机电设备的安危，所以其运行状况良好与否是在煤矿开采时必须密切关注的点。通风机是矿井作业中通风设备，煤矿开采工作开始后就需要通风机风扇不断运转，而且随着开采深度的增加，风扇运转频率也要随着增加，保持环境压力正常。所以如何使通风机保持较大的工作频率就成为了重点研究的问题。将变频技术应用在煤矿开采的通风机控制系统中，可以实时地根据环境变化来调整风扇转速来增减风量，这样就不会白白浪费能源，在开采深度不大时能以低转速运行，让能源得到最大限度的利用。同时经过改造后的通风机能够在变频控制技术的支持下，有效实现变频软启动的工作，避免出现启动时电流过大而对电网设备造成冲击，导致危险事故的发生，同时又能够根据需要对设备进行启动和停止。
2.3变频控制技术在提升机中的应用
在矿井生产过程中，提升机是矿井各运输过程中最为常见的机电设备之一，属于整合矿井生产的基础设备，对于整个矿井的安全生产以及生产效率的提升具有极其重要的作用。同时，提升机不仅用来提升物料，还会负责工作人员的提升，需要进一步注重其安全问题。传统的提升机大多需要在电路中通过电阻改变来实现提升机速度的变化，但这一过程的生产效率普遍偏低，同时，安全系数较低。引入变频节能技术后，能够将整体控制过程实现数字化，保证提升机的位置以及速度控制更加准确，最终保证了整个生产过程的安全性。
2.4煤矿皮带装置
在煤矿开采的过程中，煤矿皮带装置属于常用的运输载体，即将煤炭资源从开采区与运输到矿外。其工作原理是在电能的驱动下，皮带与轮毂之间所产生的摩擦作用会带动整个设备的运行，如果想保持皮带高速的运行状态，需要损耗掉大量的电力，这也在很大程度上造成了资源的浪费。目前，常用的煤矿皮带装置以液压耦合装置来促进设备的正常运行，但是，该过程会消耗掉大量的电能，并且装置上还会附加较多的电压，增加了安全隐患的发生概率。变频技术的应用，可以对液压耦合装置的工作状态进行优化，引入了软启动模式，这样在皮带装置正常运行的过程中，电路网结构的功能损耗可以下调30%～55%，从而起到节能减排、提升资源利用效率的作用。而且在设备维护的过程中，变频技术可以辅助数据信息采集，借助传感器设备运输设备的工作状态进行监督，在检修时，也可以快速定位故障部位，加快了故障检修速度。另外，变频技术还可以避免由于液力耦合器损坏，电机控制失灵的情况。
2.5变频技术在流体负荷设备中的应用
流体负荷设备也是在煤矿生产中的一类重要设备，例如风机、给水给液用泵设备等，都属于流体负荷设备。首先，若将变频技术应用在风机当中，可以使风机的实际转速和风压得到显著降低、实际输出功率得到有效减小，这样就可以大大节省其电能消耗。其次，若将变频技术应用在给水给液用泵设备中，可以使给水给液用泵设备的工艺系统控制更加灵活。最后，变频技术的应用还可使抽水泵的平滑起停和加减速得以更加灵活的控制，以确保井下液位的恒定性，减少由抽水泵频繁起停或空转和而引起的巨大能耗，提高设备的运行安全。
3结语
综上所述，在资源损耗速度不断加剧的背景下，如何提升资源利用效率已经成为社会关注的焦点问题之一。煤炭资源作为不可再生资源，为了确保煤矿企业经济的稳定发展，需要从充分发挥变频技术的应用优势，将其合理地应用到机械设备运行过程中，从而提高确保整个煤矿生产过程的安全性，降低整个过程的能耗，促进煤矿产业的可持续发展。
参考文献
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