张成全
云南省曲靖市富源县能源局安全技术培训中心 云南省曲靖市 655500
摘要：随着科学技术的进步，对煤矿机电设备的要求不断提高，不仅要保证机电设备运行的可靠性，还要最大可能地节能。鉴于煤矿机电设备大多为大功率用电设备，节能可以创造显著的经济效益。为了达到这些要求，许多煤矿机电设备采用了变频控制技术。分析了变频控制技术的原理及优势，并介绍了其在煤矿机电设备中的应用情况，可以为认识煤矿变频控制技术提供一定的参考。
关键词：变频控制技术；煤矿机电设备；应用
引言
随着我国对环境保护重视力度的加大，国内针对矿产开发行业的要求也更加严格，不仅有严格的审核制度，同时开发与治理的协调政策更是给矿产开发企业带来了巨大的压力。这些环境保护政策对于我国的可持续发展有着巨大的好处，不仅能够倒逼企业提高开采效率，同时还能够降低对周围环境带来的污染，对于产业结构调整和人民生活水平的提升有着巨大的帮助。但是，在这个过程中，矿产开采企业也面临着结构调整和转型的压力，必须在保证规范开采的过程中进一步降低开采成本。
1、变频节能技术原理
经过较长时间的应用观察可以看出，企业合理的应用变频节能技术，能够保证设备更具良好的使用性能。特别是与之前传统中所使用的交流电进行比较，更能够保证交流电固定频率得以很好的转换，伴随着其成为变性资源加以利用的基础上，确保企业能够妥善的应用好交流电，达到极高的利用效率。近年来行业人士开发了很多智能化的功率模块，像目前常见的IPM，致力于变频功率得以有效提升的目标下（如下图1所示）。除此之外，煤矿机电设备应用变频节能技术，也能够摆脱过去理论知识的制约，保证后压频比控制模式得以转变，融合矢量控制方式下，做到转矩控制结果的基础上，将变频节能技术广泛的应用在日常生产环节当中。最后，整合人工神经网络、模拟自动化控制等方式，有效提高变频技术集成系统的良好性能，在更大范围内集中集成系统。最后，伴随着不断扩大的使用范围下，在变频节能技术更具综合性的优势。煤矿企业借助变频节能技术进行生产工作，在妥善管理好机电设备的基础上，而且也能够对过程中各项数据信心加以全面的监管。
.png)
图1 变频节能技术原理
2、变频控制技术的优势
变频控制技术的优势主要体现在两方面，一方面可以使机电设备的运行更加平稳，另一方面可以使机电设备更加节能。煤矿大功率用电设备较多，在运行过程中会有大量的谐波进入到电网中，这会导致机电设备运行时出现一定的异常，例如振动加剧、发热。交流电源经过变频后波形更加标准，使交流电机在运行时更加平稳。此外，交流电机的转速与电源的频率呈线性关系，采用变频控制技术可以对电机进行无极调速，减轻设备在启停时的振动。节能是变频控制技术最大的优势。当电机的转速由N1变化到N2时，电机的输送功率P2/P1=(N2/N1)3。也就是说，当电机的转速降低10%时，电机的功率降低了27%。在很多情况下，煤矿机电设备并不能达到满负荷状态，例如皮带输送机等。变频调速技术在使用过程中能够按照机电设备的工作量对速度进行调整，当机电设备的负荷低时，可以利用变频控制技术降低电机的转速，这样可以节省大量的电能。经过统计，采用变频控制技术后，机电设备将节能30%～80%，这可为煤矿创造可观的经济效益。
3、变频节能技术在煤矿企业应用的建议
3.1、输送控制系统的选择
井下掘进输送控制系统可以有效代替人工，将煤炭运输到指定地点。传统的输送控制系统，无论是否需要进行煤炭运输，都必须保持全天候运行状态，因此会造成极大的电力消耗。为了提高掘进设备的电能利用率，必须对输送控制系统进行优化处理。煤炭输送机作为输送控制系统的核心设备，分为刮板输送机与带式输送机两种，是井下作业的最主要运输设备，在煤矿开采中占有重要地位，所以必须结合煤炭开采的实际情况合理选择输送机，真正实现开采过程中的节能减排。现阶段SJ-80型带式输送机与AGW-8T型刮板输送机是煤矿企业最为常见的输送机型号，此两种型号输送机分别具有各自的优缺点，其中刮板输送机虽然具有较小功率，但是输送距离短。通过大量实践经验的推证可知，在消耗电能一致的前提下，带式输送机具有更为明显的应用优势，具有更快的输送效率及更远的输送距离，因此可以作为输送控制系统的首要选择。
3.2、变频控制技术在通风机中的应用
通风机是矿井通风的主要动力，对煤矿的安全开采十分重要。过去，矿井通风机通常以恒定的功率运行，风量调节主要靠调整风机叶片的安装角来实现，十分烦琐。矿井通风机的工况点与通风阻力有很大的关系，若矿井通风阻力变化，而风量不变，则通风机可能处于低效率工况点运行。众所周知，通风机消耗的电能有时会占到矿井总消耗电能的50%以上，导致机电设备处于低效率工况点运行时，大量的电能被白白浪费，降低了煤矿的经济效益。为此，很多煤矿对矿井通风机进行了变频控制技术改造，根据矿井通风阻力的变化来自动调节风量，这极大地改善了通风机的运行状态，使通风机始终处于一个高效的工况点。虽然在进行变频控制技术改造时需要投入大量的资金，但是一两年内就可以收回成本。经过统计，采用变频控制技术后，矿井通风机将节能30%以上，可以为矿井节省一定的运行成本。另外，采用变频控制技术后，风机的运行更加平稳，这有助于延长通风机的使用寿命，降低通风机的维护及检修成本。
3.3、变频节能技术在煤矿流体负荷设备上的应用
在流体负荷设施中应用变频技术主要是对泵和风机进行变频调速。变频调速技术在风机中的应用逐渐增加，且科研人员专门研发出了适合煤矿开采特殊环境的变频调速设备。风机经过改造后，其实际运行转速显著比改造前小，而改造前前导器半关闭的风压、风量是改造后风机实际运行输出功率的3倍，这种性能更适宜应用在煤矿开采工作中，极大地节约电能。在给液用泵、矿区给水中应用变频节能技术后，能够很好的对该设备进行变频调速，加强了生产工艺系统的控制力度，提高了控制的灵活性，有利于产品质量的提高。变频节能技术的应用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，减少了抽水泵频繁起停而消耗的电能，降低了机械设施损耗，有效提高了生产效率。
结束语
简而言之，随着时代的进步发展，我国煤矿企业经过了较长时间的发展，目前所处的市场竞争环境越发的严峻。鉴于新时期发展基础上，我国煤矿企业要想能够保持可持续发展态势，那么就必须要做到紧跟时代发展步伐，积极调整过去落后的生产方式，尤其是煤矿机电设备，更应该全面的应用变频节能技术，一方面能够降低后期设备所引发的安全事故问题出现的基础上，另一方面也能够保证企业生产效率得以有效提升。
参考文献：
[1]赵彦峰.矿井机电一体化数控技术的应用[J].矿业装备,2020(05):148-149.
[2]张晓晖.煤矿绞车电气控制变频技术探讨[J].矿业装备,2020(05):156-157.
[3]吴洁瑞.煤矿运输机中变频调速技术的应用[J].矿业装备,2020(05):160-161.
[4]胡晓文.矿井主通风机上变频调速节能技术的应用[J].石化技术,2020,27(09):30-31.
[5]楼建.变频技术在现代煤矿机电工程中的应用分析[J].当代化工研究,2020(18):50-51.