摘要：煤矿生产环节中具有某些特征，其生产过程中必须使用大量的机电设备，并且存在许多安全隐患。因此，煤矿企业在运营过程中更加重视机电设备的安全管理。本文简要介绍了变频节能技术应用的相关概念和原理，进一步分析了变频节能技术在煤矿机电设备中的具体应用。
关键词：煤矿机电设备；变频节能技术
引言
作为我国的主要能源，煤炭的高效开采和使用直接关系到我国经济和社会的全面发展。在现代煤矿企业中，他们经常在生产作业中使用大量机电设备以实现高效生产作业，而地下生产作业的高强度和连续性意味着机电采矿设备通常在高负载下运行，从而导致设备运行能源消耗的增加对矿山作业的安全和有效运行产生重大影响。为了解决这种情况，要对矿山机电设备实施节能转换以及引入变频节能技术以减少其运行中的能耗，从而提高矿山开采工作的综合效益。
1、变频节能技术
频率转换技术是通过整流器元件将交流电从50Hz调制到537伏特的直流电压，并通过DSP芯片控制IGBT元件，以可调节的频率将直流电转换成交流电，从而实现对电源频率的控制。电动机速度的公式为：v=60f/p，f是工频，p是电动机磁极对的数量，可以通过控制工频来控制电动机速度。在常规的电阻控制中，发动机工作速度的设定范围很窄，因此发动机工作速度不能满足煤矿生产作业的要求。即使使用串联电阻器或改变极对的控制方法，也只能在一定速度范围内进行调节，这导致制动电阻器中消耗大量能量。电机的功率消耗严重受损，无法达到其设计使用寿命。
2、变频节能技术原理
变频节能技术的基本原理是：在一定时期内，某些设备使用的交流电的频率是固定的并保持平衡状态，而变频节能技术打破了这种平衡，因此可以随时进行频率变化并可以适应生产的实际需求。简而言之，工频电流信号在整流器中成为直流电源，变频节能技术的基本原理如图1所示。变频器的结构比一般设备复杂，而且组件种类也很繁多，涉及许多类型的元件。变频器主要是根据设备的实际状态调节电动机的速度，从而达到节能的目的。每个系数代表一个不同的值，例如PID控制，主要控制相关系数，例如比例，积分和微分[1]。
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图1变频节能技术的基础原理图
3、变频节能技术在煤矿机电设备中的具体应用
3.1、变频节能技术在采煤机中的应用
变频节能技术在应用过程中不断得到改进和完善，并逐渐走向成熟，从而形成了一种用于调节采煤机的变频节能频率的系统。在该系统中，一方面，通过调节额定转速和恒定转矩，可以有助于多个逆变器之间的转矩补偿；另一方面，它还可以实现多个逆变器的主，副控制的相互切换。实际结果表明，在工作表面倾斜较大的情况下，使用四象限电机来控制牵引速度可以为制动扭矩提供较大的调节范围。变频节能技术的使用不仅从科学理性的角度简化了采煤机，而且还有助于使采煤机在用户友好性，速度控制的可靠性和控制灵活性方面发挥出更大的优势。
3.2在煤矿运输系统中的使用
煤炭企业还应在生产作业中使用胶带输送机。胶带传送机是一种强大的高压运输设备，可以把其当作矿井中煤炭运输结构的“咽喉”部位。因此，传送带应具有效率高，寿命长，安全稳定运行的特性。然而，由于许多因素的影响，传送带在连续操作中经常处于无负荷或负荷很少的状态，功率损失大。当应用变频节能技术时，可以达到最佳的降低功率损耗的效果，与传送带同步使用也可以解决高性能胶带运输和平稳启动的问题[2]。
3.3变频节能技术在空压机中的应用
空气压缩机是燃煤电厂供气装置的主要部分，可以将电动机的机械能转换为气压能。在常规生产作业模式中，使用空气压缩机具有以下缺点：首先，在启动空气压缩机时，经常使用直接启动或转子转动启动，这就会在启动过程中产生大电流，不但这会影响设备本身，还会影响整个系统的能源系统，从而影响空气压缩机系统的寿命。其次，现代的空气压缩机系统主要使用开环运行模式，在这种模式下，必须通过调节设备压力系统中的压力来实现空气压缩机本身的负载，这会影响恒定压力下的空气供应质量。在新时代，人们在空气压缩机系统中使用节能的变频节能技术，该技术可以基于设备的启动变频节能来添加压力反馈控制系统，以便压力传感器可以在现实生活中检测空气压缩机的气压，通过与系统设置相比，操作员可以有效地调整空气压缩机的速度，以确保设备的运行质量[3]。
3.4，流体负荷变频节能技术
在煤矿的生产作业中，风机和水泵与煤矿开采有着千丝万缕的联系，负载转矩与发动机转速的平方成比例关系。为了使风机和水泵恢复到正常运行状态，流体负载必须输入更大的启动功率，通过阀门控制，使用具有恒定驱动速度的电动机也导致电能的损失并且不能满足控制流体流动的要求，并且生产作业效率低。通过使用变频节能器调节风机和水泵，可以更好地控制液压设备的速度，辅助控制功能可以根据生产作业要求适当地降低驱动电动机的速度，并且还可以相应地降低驱动功率。它可以与煤矿瓦斯进行闭锁，并具有过流和停机保护功能，可以更好地满足煤矿的生产作业要求，并可以达到很好的节能效果。变频节能技术的使用使煤矿风机和水泵的管理更加灵活，并且避免了对机械设备产生冲击。控制煤矿水泵频率的变频节能率可以结合矿井液位的控制，并根据液位调整水泵的转速，从而有效地降低了功率消耗，降低了水泵的闲置时间以及高频次启停带来的影响，在达到节能效果的同时，最大限度地保证了煤矿企业的安全生产作业[4]。
4、变频节能技术在煤矿机电设备中应用的发展前景
变频节能技术在降低能耗，提高经济效益，运行稳定等方面的优势，在煤矿机电设备中的应用日益重要，已成为煤矿机电设备发展的重要趋势。同时，随着科学技术水平的提高，节能型变频节能技术在煤矿机电设备中的应用日益深入，具有广阔的应用前景。另外，随着煤矿开采行业的不断发展和改进，不断引入新技术和工艺，在这种情况下，机电设备的功能和类型将变得更加丰富和容易使用，变频节能技术将与新型机电设备进行整合与协调。除此之外，一些较旧的机电设备会随着时间的推移逐渐降低性能，这个时候就可以使用变频节能技术在某种程度上对设备进行升级。通过使用了有效的技术不但可以恢复老旧设备的使用性能，也可以丰富机电设备的功能，提高其在煤矿生产作业中的应用效果。随着科学技术的发展和煤炭工业的逐步发展，变频节能技术的适应性越来越强，使用范围越来越广，为煤矿机电系统的运行打下了良好的基础，在矿山开采行业具有广阔的发展前景[5]。
结束语
总的来说，煤矿的机电设备是有效开发煤矿的关键要素，设备的运行能耗是矿井开采作业进行的主要成本，能源消耗的减少有助于提高矿山开采工作的整体效益。因而矿山管理者应深入考虑相关问题，通过有效地将变频节能技术应用于矿山开采的各个方面，提高设备运行的稳定性和效率，减少设备的能源消耗并提高矿山开采企业的经济效益和社会效益，从而不断促进矿山开采行业的长期可持续发展。
参考文献：
[1]吴敏锐.煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J].石化技术,2019,26(06):276+291.
[2]乔海林,王伟.煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J].电子技术与软件工程,2019(12):222.
[3]张倩.煤矿机电设备中变频节能技术的应用研究[J].设备管理与维修,2019(12):244-245.
[4]杨晓东.变频节能技术在煤矿井下机电设备中的应用[J].我国石油和化工标准与质量,2019,39(12):224-225.
[5]张培瑜.变频节能技术在煤矿井下机电设备中的运用[J].我国石油和化工标准与质量,2019,39(12):230-231.