张逢吉、牛庆亮、陈振飞、孟凡阳
山东新矿集团内蒙能源长城三矿 内蒙古鄂尔多斯市 016299
摘要：煤炭产业是我国的传统产业，随着工业水平的提高，我国的煤炭产业也朝着机械化、自动化的方向发展。随着煤炭资源的整合，煤矿大型化、规模化，设备大型化、大功率化的发展，对设备的控制提出了要求。目前变频器在煤炭行业中应用非常广泛。本文主要研究了变频器在煤矿绞车升降机、传送带、主风机等机械设备上的应用。由此可见，采用交流频率具有明显的优点，是必要的。
关键词：变频器；煤炭行业
变频器在中国应用也有很长一段时间,新的电力电子技术和高性能CPU的应用随着控制技术的发展。变频器的工作效率高,体积小,可靠性高,有取代传统的电磁速度调整的倾向。由于煤炭环境的特殊性和安全的重要性，频率转换器在煤炭的使用中起步较晚，特别是在井下使用的防爆型频率转换器更是如此。但是，经过几代矿工的不懈努力，变频器在煤矿的各种机械设备中得到了广泛的使用。煤矿的机械设备分为固定设备、采矿设备、运输设备等。
固定设备由主风机、空气压缩机、主排水泵和井下升降机组成。井下采矿设备由采煤机、挖掘机、油压泵站、鼓风机等设备组成。运输设备由矿车、电力机车、皮带运输机等组成。
一、变频器在矿山升降设备中的应用
在我国，电力电子技术最早被应用于矿山的升降设备中，并得到了迅速的发展。近年来，变频器被广泛使用，也被用于矿山的升降设备。众所周知,提高矿山设备是辜负了井筒命令煤炭、矿石、升降人员、设备和材料的大型机械设备,那是矿山井下生产系统和地面工业广场相连的枢纽,从矿山的运输的喉咙,矿山设备是矿山生产的过程中,占有极其重要的地位,其安全可靠性重要。另外,在新矿山的设计和老矿山的改造设计中,必须经过多方面的技术经济比较,矿山的具体条件和设备选择,椅面型和驾驶中合理必须保证。在以前的升降机系统中，用转子串联电阻阶段性地调整马达的转速。随着功率电子技术的发展，电动机转子串联电阻的阶段性调速方式的弊端越来越明显:控制精度差、工作的可信度不高、维护的工作量很大、能源消耗高等。因为稳定性不好，所以需要调整变频器的速度。
二、变频器在通风器中的应用
煤矿常用的主通风机和局部通风机为对旋式轴流风机，属于平方转矩负载，而平方转矩负载的功率与转速的立方成正比。例如转速下降12%时，理论上功率下降27%。矿井的开拓和采掘工作面是随工作日程逐渐延伸的，通风部门配置风机时总是按最大距离下能满足要求的风压和风量进行选择，所以，在煤矿开采的初、中期，风机全速运行显然是对电能的浪费，甚至造成工作面因风速和风量过大影响安全生产。为了解决这样的问题，常规的方法往往在风扇出口采用节流手段，将电能白白消耗在风阻上。采用变频调速后，无需节省流量，可直接降低风扇的转速，降低风速和风量，避免电能浪费。局部当时变频控制装置也在安全的范围内根据工作面瓦斯浓度的自动调节风量的变化，在低瓦斯工作面的情况下，电话营销工作在下限时，节能效果也非常相当。在很多实际应用中，平方转矩系统机器的频率转换所带来的节能效果有的不低于40%，有的达到75%。
三、变频器在传送带上的应用
变频器以其出色的软件开始/停止软件性能、速度调节功能、力量平衡控制能力、完美的电动机保护功能和可以实现四象限运行等卓越的性能被广泛应用于传送带方面。皮带的机电功率在直接起动时，对变压器的容量要求较大，同时严重的机械冲击和电气冲击也使机械设备和电气设备的寿命大大缩短，维护费用剧增。因此，皮带机械的启动一般在无负荷(皮带上没有材料)下启动，必须具备软启动装置。
变频器是性能最好的软起动器，这一点尤其在皮带输送的生产过程中，需要加负载起动，变频器为马达提供良好的低速转矩控制能量。能确保力量实现重负荷起动。皮带机器在正常运转中不需要调节速度，但是在检修、试车时，希望速度变慢。就像胶带一样，胶带上的小伤痕，速度越慢看得越清楚。此时，变频器的速度调节功能发挥作用。变频器在起动和工作中始终与电动机连接，对电动机具有完全的保护功能。对马达的过电流、过载、缺相、接地(漏电)等的保护，可以大大保护马达。如果几台马达一起拉皮带，几台马达的输出不均会发生故障而停止，或者马达烧损，有可能影响正常生产。
四、变频器在主风机中的应用
主风机是煤矿生产中的大型固定设备。目前我国矿井主扇风机中由于风机选型、设计、工艺制造质量等因素，主扇风机脱离高效区运行、富裕系数过大极为普遍，平均运行效率极低，电力资源浪费很大，因此，对主扇实施改造极为必要。近年来，变频器在主风机中的应用越来越普及，采用变频调速技术可以大大提高主风机的经济运行效果。
随着开采掘进、巷道的不断延伸，虽然风量基本不变，但对风压的要求在不断增加，风机所需的功率也在不断增加。根据开采后期工况确定的主风机功率通常远远大于煤矿长期开采所需的正常工作功率。因此，高压同步电机直接启动存在着功率浪费严重、启动困难、机械损坏严重、自动化程度低等问题。变频器在主风机上的应用解决了以上问题:
（1）根据需要调整风量，避免浪费。转换改造后，风机的送风量不再需要通过风门调节，而是由变频器通过变频来调节风机的转速，调节范围可从0%到100%;因此，风量可根据生产需要随意调节，减少不必要的浪费。
（2）降低风机的工作强度，延长风机的使用寿命。经过转换改造后，风机的大部分工作时间都在以较低的速度运行，这大大降低了风机的机械强度和电气冲击，将大大延长风机的使用寿命，降低维护强度。
（3）变频节能运行，节省大量能源。虽然主要进行变频改造后风扇,空气,节能效果显著,地下通风也得到了更有效的安全。但是我们也希望看到我的呼吸是我主要的通风系统,必须在安全方面,与此同时,煤矿的生产是不好的,这是主风机变频器的应用提出了更高的要求,如在高压电气中逆变器也能快速启动而不会影响矿井通风，这就要求逆变器具有电机未停止的重启功能。所以这也是需要我们去解决的问题。
五、变频器在煤炭行业中的应用总结
在现代化的矿山中，由于设备大型化，自动化水平高，每吨煤的人工费比重不大，电费比重增加。为了降低成本，增强竞争力，必须重视利用现代调速技术，节约能源。例如，通过风扇、泵、传送带等设备实现速度调整。我国是传统的产煤大国，变频器在煤炭领域的应用前景十分广阔。相信适合煤矿环境的变频器将得到广泛的发展。
参考文献：
[1]郭艳萍.变频器应用技术[M]. 北京：北京师范大学出版社,2009.
[2]吕汀.变频技术原理与应用[M]. 北京：机械工业出版社,2003.
[3]张燕宾.变频调速应用实践[M]. 北京：机械工业出版社,2005.