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摘要：目前，节能减排已成为世界普遍关注的问题之一，大多数国家都面临着比较严重的能源危机。因此，我国必须立足长远，不断升级和完善煤矿的机电设备，不断提高技术水平。本文简要介绍了变频节能技术的主要内容、工作原理以及操作方法，简明扼要地总结了煤矿机电设备的特点和这项技术具体的实用价值，并进一步分析了它的应用。
关键词：煤矿；机电设备；变频节能技术
1.变频节能技术的应用及原理
1.1变频节能技术
我国虽然在能源科技上取得了比较明显的成效，但是和世界能源强国相比较，还有着明显的不足，比如，在国外一些发达国家，早就研发出了煤炭的节能开采技术，早已经应用在了一些重点煤矿区域，在这些区域内完全可以做到无人化开采。在国外，变频节能技术已经发展得非常成熟，基本能保证在2035年之前实现智能化地开采模式，而在我国，这项技术还有很大的发展提升空间。
1.2变频节能技术的应用
顾名思义，变频器是一种特殊的控制装置，不仅具有开关的功能，更重要的是，它可以转换不同的电流频率，这项技术是通过利用一些设备实现电流频率的改变，这些装置就是变频设备，它不仅可以有效地调节整个马达的速度，更重要的是，它可以通过开关功能调节频率。变频器使用功率半导体器件来打开和关闭功率频率电源。在煤矿生产中，如果将变频节能技术合理地应用于煤矿机电设备，一方面，可以降低煤矿工业用电成本投资；另一方面，可以控制设备的废弃物排放，减少对环境的污染，真正起到了节能减排的作用。
1.3变频节能技术原理
变频节能技术的基本原理：在某一段时期内，一些设备所使用的交流电的频率都是固定不变的，维持在一个平衡的状态中，而变频节能技术打破了这个平衡，使频率可随时发生变化，并且可随着人们自己的意愿随意调节，简而言之，就是工频电流的信号在整流器中变为直流电源，相关的原理如图1所示。变频器的结构比一般的设备更加复杂，组成部分也十分重要，涉及的元器部件种类繁多，变频器会根据设备的实际情况，对电机的速度进行控制，可以达到节约能源的目的，其中，每个系数都代表着不同的意思，比如，PID控制，它主要控制着比例、积分、微分等相关系数，目标值进入电流中，输出值返回到压力变送器中，返回信号。
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图1变频节能技术的基础原理图
2.变频节能技术的历史背景
就目前而言，我国的能源资源结构比较单一，依旧以煤为主导地位，占能源资源总量的80%以上，正因为如此，对空气的污染特别大，对环境的破坏更为严重，对人类产生的危害甚至无法预估。据研究者进行预测分析可以知道，我国尚有数值可观的煤炭储备量，以此推算，如果以年产50亿吨原煤的速度，还可以供应至少100年。即使这样，但优质的煤炭资源却少之又少。而其中最为关键的是，我国是一个能源消耗大国，但是，能源的利用率特别低，在国际上甚至排名在倒数几位。在我国，很多用煤的企业一直采用粗放的生产方式，多年来一直都没有改变其生产经营方式，一些小煤矿的回收率还达不到10%，这将远远达不到预期的要求，将造成煤炭资源的极度浪费。据资料的不完全统计，1949～2019年，短短70年的时间内，全国煤炭资源浪费了多达500多亿吨，如果按照这个速度进行下去，全国将会有更多的资源会被浪费，所以必须开发一些新的科学技术，确保煤炭资源不会白白地被浪费。
3.利用变频节能技术优化煤矿机电设备利用效率的策略
3.1变频节能技术在煤矿通风设备中的应用
通风机主要应用于煤矿生产过程中的井下通风，因为煤矿作业的地下操作较多，所以通风机的运行效率在很大程度上决定着工作效率，且对生产人员的人身安全有着非常重要的影响。如果通风机在使用中发生故障，就会严重影响煤矿的正常生产。如果大型通风机出现故障甚至可能会导致企业的停产和井下事故等各种严重的问题。大部分煤矿企业的通风机都处于全天运行的状态，因此需要消耗大量的电能。煤矿原来的工作方式为全年12个月，每月工作30天，通风机的功率通常在500~1000kW范围之内，通常情况下通风机会消耗掉煤矿生产电能的五分之一以上。通过引入变频节能技术可以有效对煤矿通风机的工作进行优化，煤矿企业通过对高效高能工作的推广并在国家法定假日实行，如此以来设备每年的休息时间可以达到2400小时，如果保风量为常规状况下的85%，那么变频节能技术在通风机的应用上就可以有效降低电能消耗量，下降比例高达27%。根据以上数据可知，变频节能技术在通风机中的应用不仅可以对通风机的调转速度进行调整，还能够有效促进通风机整体运行效能的提升。
3.2变频节能技术在煤矿采煤机设备中的应用
煤矿采煤机是煤矿企业运行过程中的重要作业工具，在很大程度上支持着采煤工作的开展。采煤机能否有效运行，对煤矿的生产效率及工作人员的绩效薪酬产生着十分重要的影响。采煤机承受着较大的机械应力，在工作过程中需要在一条采煤动线上不断重复，而且由于工作环境温度低、湿度大且存在一定的腐蚀性液体和气体，所以，在煤矿运营过程中，采煤机常常会出现各种故障。但是，采煤机出现故障不仅严重影响着工作人员的生命安全，而且还可能引发各种严重的安全事故。变频节能技术在采煤机中的应用必须要从采煤机的特殊性出发，并在此基础上实现采煤机的升级改造。首先，技术人员可以从变频器的现状出发，在采煤机中装入相应的数控软件，有效利用变频器提升采煤机的采掘速度和工作质量，提高采煤作业的针对性和采挖效率。其次，变频节能技术可以减少采煤机的损坏，从而有利于节约采煤机的维修费用。然后，技术人员应加强产品的研发、升级，不断研究新型采煤变频器，提升变频器的兼容性，将以往的“一拖二”系统向“一拖一”系统转型升级，促进采煤机有效性的进一步提升。
3.3变频节能技术在煤矿胶带输送设备中的应用
胶带传输设备主要负责煤矿产品的运输，也是煤矿企业的重要机电设备。在使用变频节能技术对煤矿胶带输送设备进行优化的过程中，一方面要考虑胶带输送设备高电压、大功率的特性；另一方面还要确保其生产性能和生产质量。为了有效利用变频器提升胶带输送设备的性能，技术人员做了以下几方面的调试：首先，智能监控胶带输送设备的运行速度，利用智能传感设备对变频器的电压和电流进行控制，自动调节胶带传输设备的运行速度，确保其运行速度始终适应于运输计划。其次，通过变频器和重力传感器的结合使用，重力传感器自动监控胶带传输设备上是否有物品正在运输，如果没有物品则通过变频设备对胶带传输机的电流进行调整，确保其在低速惯性状态下运行，减少空转状态的能源消耗。
结束语
综上所述，变频节能技术可以明显地降低能源的消耗，提高设备的运行速度，保护机器设备的正常使用，提升煤矿的经济效益，降低生产成本，节约人工成本、保护环境等。伴随着社会的迅速发展，我国的各项技术正处于一个高速发展的时期，随着对它的研究越来越深入，研发部门投入了更多的资金，派出高端人才到国外深造，以及我国各级政府的大力配合，我国的各项科学技术一定会取得高质量的发展。
参考文献
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