林鹰 冯亚腾
山东泰山能源有限责任公司协庄煤矿山东省新泰市 271200
摘要：煤矿行业在生产环节存在着一定的特殊性，生产过程中需要应用到大量的机电设备，且面临着诸多安全风险。为此，煤矿企业在运行管理中对机电设备的安全管理较为关注。简单介绍了变频节能技术的相关概念、主要作用和应用原理，分析了煤矿机电设备特征及变频节能技术应用价值，在此基础上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
变频节能技术的开发及应用，能够有效减少能源的损耗。为此，变频节能技术在各个行业均得到了极大的认可，促使其实现了广泛应用。变频节能技术可理解为一种改善电动机驱动方式的先进技术，可促使电动机在节能转速下运行，发挥最大的节能功效。近年来，变频节能技术在各行业均发挥了巨大的功效。
1变频节能技术概述
变频节能技术在其对交流电的使用上，相较于传统技术存在着明显的不同之处，即通过变频调速技术，对固定频率实现了向能够被充分使用的变动资源的转化。首先，对于功率器件，变频节能技术对原有的GTR进行了改进和发展，创新性的研发出IPM职能功率模块，通过该模块可以实现对变频功率的增强；其次，对压缩比的控制方式进行了改进，对控制的理论进行了进一步的革新，摒弃了原有的控制方式，取而代之的是矢量以及直接转矩的控制方法，使变频节能技术极大地拓展了在其应用上的范围；最后，创新了人工神经网络以及其他的优化控制等诸多方面，使其能够实现更大范围的对其集成系统进行集中，同时，也由数字信息处理这一单一的技术发展为技术先进的专用性质的集成电路，在技术层面上实现了巨大的飞跃。
2变频节能技术在煤矿机电设备中应用的分析
2.1采煤机中的应用
现阶段，变频节能技术应用于采煤机，形成了采煤机变频调速系统，并且得到了不错的发展以及更为合理的完善，大大地改善了以前“一拖二”（指一个设备可以输出几个分支，比如1台压缩机带2个散热器，即为一拖二）的现象，已经发展为现状的“一拖一”，以国产电牵引采煤机为例，其在变频节能技术应用支持下所设计制造的采煤机变频器工作电压能够达到380V，同时最大行走功率达到2×100kW，能够在额定转速下实现恒定转矩调速，在额定转速上实现恒定功率调速，以及在2台变频器间实现转矩的平衡和主从的控制等重要功能。
随着变频节能技术的改进和不断完善，使得其可以与煤矿设备对电牵引的需求完全符合，在牵引尺寸上对电机设备进行限制，亦使得其在功率上不能较大。对于相同尺寸规格的机电设备来说，交流电机更可以有效提升功率和系统的可靠性。就一般情况而言，对变频结构系统的牵引不可能只有一种电机，而其中的交流系统以及直流系统因其可靠的使用性能和较长的使用寿命等诸多优点，得到了广泛的应用。另一方面，通过使用牵引变压器来为牵引部分提供电能，可以改变原有的电流模式，再通过大功率的晶闸管的作用将其转换成可变频率和电压的交流电，从而做到无极调速。此外，变频技术还起到了保护煤矿机电设备的作用，最为常见的就是过负荷以及熔断丝切断等等。通过使用变频技术的相关保护功能，在发生故障及危险时，保护功能会立即终止变频器，故障的情况也会被显示到数码管上，利用数字面板对参数进行合理的设置，从而保障其在额定转速上进行恒定调速。
2.2井下传送带的应用
业内人士周知，带式运输机是进行煤矿井下运输所需动力的主要提供设备，可是，实现运输材料的远距离传输，同时保证了驱动装置和运输物料装置的分离，可以有效避免皮带打滑等诸多问题的发生，保障了煤炭运输的可靠性和连续性。通过将变频技术应用于井下传送装置，可以实现对皮带的软启动，确保设备的安全启动和工作流程整体的稳定运行。
在皮带输送机中使用变频技术，其实现的原理与在提升机中的应用有很大的相同之处。在通过皮带的使用对井下的煤炭进行运送的过程中，实际上是极大限度的发挥了利用摩擦力起到牵引效果的关键作用，在支撑辊轮上，物体通过利用张力的变形以及所产生的摩擦力使自身得以运动，从而达到对煤炭进行运输的目的。在以往对煤炭采用皮带机进行运输的过程中，皮带的启动工作是通过液力耦合器的使用来实现的，长此以往，将会很容易的导致皮带的老化甚至会出现皮带断裂的情况。通过在皮带输送设备中使用变频技术，可以在启动电机的时候实现对电流波动的有效降低，同时，还可以使机电内部所产生的冲击等现象得到有效地缓解和减少，使皮带机能够有效提高其传送的功能，使功率同步等相关问题得到有效的解决。
2.3流体负荷设备中的应用
在流体负荷设备中应用变频节能技术主要有两方面的体现：其一，风机中的变频调速；其二，泵中的变频调速。就现阶段的形势而言，在风机中采用变频调速功能的现象日益增多，与此同时，出于对特殊情况的考虑，还研发制造了相应的变频调速设备。对风机进行相关改造之后，类比于没有进行变频节能改造的风机，其在最低转速上实现了有目的性和良好效果的降低。这一现象说明，改进之后的风机对于矿井的特殊情况做到了更为合适的拟合，实现了煤企煤炭生产活动对电能资源使用的有效降低。通过在煤矿生产所使用泵设备中应用变频节能技术，不仅能够有效提升煤矿开采给水以及给液体用泵设计的灵活性，而且使得产品的质量得到了大幅度的提升。同时，通过变频技术的使用，还可以实现对抽水泵进行平滑启停等的灵活控制，从而保证了井下液位始终能够处于恒定状态，避免了由于频繁启停水泵和水泵空转所造成的电能浪费，也使得设备的损耗在一定程度上得到了有效的降低，保障了煤企生产活动的安全高效。
2.4煤矿通风机中的应用
煤矿通风机由主风机和局部通风机两个重要部分组成。主风机一般都是安装在地面上，大多为抽出式风机。局部通风机是安装在井下的通风装置，大多为压入式风机，在巷道掘进中使用。通过在煤矿使用通风机可以对采煤过程中产生的有害气体进行稀释并从矿井内排出，使矿井下能够形成新鲜的风流，从而使矿井内的温度得到有效缓解和降低。随着矿井内开采和挖掘工作的不断进行，井下通风条件及需求不断变化，从而对矿井风机运行功率等要求发生改变，需要通过不断更换风机来确保矿井开采生产的安全性。通过将变频节能技术应用于煤矿开采所必须的风机机电设备中，可以实现以巷道的实际需求为参量和依据，从而达到合理调节风机的目的。通过这一过程的实现，可以保证对能源的节约达到最大化，使以往风机时常处于满负荷的工作状态得以有效、合理的缓解和改善，通过对风机的改造，还可以实现以前不具备的软启动功能，通过这一功能更能实现对风机的实时有效控制，还不会对电网造成冲击。
2.5水泵中的应用
在对煤炭进行实际生产的过程中，通常要以实际情况为依据对水流量进行合理的调节，最为普遍的就是在变工况的情况下运行，通过对相关机械设备的使用，合理调节阀门的开阖程度，从而使水泵得到运行。在水泵运行较长时间之后，水泵的运行效率会不断被降低，以至于造成了水泵使用期限的大幅度缩短。通过将变频技术合理地使用到水泵设备中，在水泵设备中安装能够进行变频的变频器以及PLC控制器，通过PLC控制器的作用，使得变频器在一定的程度上得到灵活性和智能化的提升，从而保障了生产运行的高效性和安全性。通过变频器的使用，可以对水泵的启动和停止进行灵活的控制，从而使水泵因频繁的启动和停止或者是空转而导致消耗大量能量的情况得到有效的缓解和降低，还可以使设备损耗得到显著的降低。
3结束语
综上所述，我国自然资源丰富，煤矿总量巨大。为了更加合理地进行煤矿开采，提升煤矿资源的开采效率以及资源的利用率，相关领域的工作人员需要在现有的基础上，不断地改良煤矿机电设备的功率器件，创新新技术和新设备的发展方向，对变频节能技术的功能进行优化设计，为行业的整体发展水平提升做出更为积极的贡献。
参考文献
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