煤矿机电设备中变频技术的应用研究

刘剑

摘 要：在可持续发展理念下，煤矿产业不仅需要保持较高的生产效率，也需要做到资源节约、环境友好，这样才能为我国煤矿行业的可持续发展提供保障。分析了煤矿机电设备中变频技术的实际应用。

关键词：煤矿机电设备;变频技术;应用

变频技术从本质上来说就是节能技术，能够在提升工作效率的基础上，做到资源节约，该技术能够充分发挥半导体元件的作用，在运行过程中改变电流工作频率，降低设备运行损耗。将变频技术应用到煤矿机电设备中，能够降低设备运行负担，延长使用寿命，减少能源消耗。

1.变频技术概述

1.1变频技术的含义

变频技术能够将直流电逆变成不同频率的交流电，主要在变频器的辅助下完成，在变频过程中，电能保持不变，唯一变化的只有频率。变频器能够改变电压，可以根据实际情况对其起到调节作用，在不影响煤矿机电设备正常运行的前提下，做到资源节约，控制能源耗损，当前在煤矿行业中，变频技术得到了广泛应用。

1.2变频技术工作原理

变频器是机电设备控制系统中的重要组成部分，主要利用微电子技术来改变电源频率，实现对煤矿机电设备的有效控制，起到节能减排的作用。在设备运行的过程中，变频器具备将电流转变为直流电的功能，在直流环节能够起到储备能源的效果，再通过逆变的形式，把直流电转变为交流电。近些年我国科学技术发展迅速，取得了重大发展突破，变频器也具备更加强大的功能，当前已成为煤矿机电设备中的核心环节，能最大程度上提升工作效率。

1.3变频技术在煤矿机电设备中的应用优势

在我国经济和社会发展进入新阶段的时代背景下，煤矿产业迎来了新的发展机遇，变频技术的广泛应用，为其注入了新的发展活力，能在节省能源消耗的基础上，提升煤矿企业的经济收益，其优势主要表现在以下几个方面：（1）具有较高的可靠性。相比传统技术，变频技术的功率大大提升，在电机运行过程中能够与其形成负荷结合，起到控制效果，能够根据运行情况及时调整电机运行的各项参数，起到降低消耗的作用;（2）具有节能减排功能。在科学技术不断发展的背景下，大量先进设备的应用扩大了煤矿产业生产规模，变频技术的应用能够起到节能减排的效果，减少废弃物排放量，改善生态环境破坏日益严重的问题。各种大型煤矿设备在运行过程中都需要消耗大量电力资源，变频技术能有效改善设备性能，减少能源损耗，提升资源利用率。

2.变频技术在煤矿机电设备中的应用

2.1在通风机中的应用

煤矿生产环节离不开通风机设备的辅助，在以往的开采活动中，通风机无法实现随机变频，但是在变频技术广泛应用的背景下，该难题迎刃而解。以某煤矿开采所使用的通风机为例，其总风量为13200m3/min，功率为2*400kW，在实际运行过程中，风量保持在7000m3/min就能够满足工作要求，可以合理利用变频器对其进行改造，将输出频率控制在42Hz，输入电压保持在10.3kV，经过实际研究可以发现，在运行中只需要19A的电流就能够保持7200m3/min的风量，且此时的功率为336kW，相比原来，能源损耗大大降低。

2.2在采煤机中的应用

采煤机工作状态的良好与否会对采矿环节造成直接影响，该设备较为复杂，在应用过程中其能源损耗也一直是比较难解决的问题，要从功率控制方面入手。变频技术的应用就能有效解决这一问题。在采矿过程中会受到各种因素的影响，其中最主要的就是地质因素，在面对不同的地质时，需要应用到不同的频率，做出灵活调整，这样才能够进一步提升工作效率，变频技术就能很好满足这一要求，能自动调节采煤机中切割机的频率，让采煤机能够在不同的地质环境下应用不同的频率，提升工作效率。

2.3在皮带传输机中的应用

在煤矿开采完毕之后，需要利用皮带传输机进行煤矿运输，这也是煤矿产业中必不可少的关键设备。早期的传输设备主要依靠工频拖动与耦合器的相互作用来实现传输功能，该方式的传输效率不高，在实际工作中会产生较多的能源损耗，且该设备存在的一点较大缺陷就是，一旦皮带上的煤矿重量太大，就会加大皮带和耦合器的磨损程度。且该设备不管是从造价还是从运行过程来看，都需要大量的资金投入，在维护、保养方面的耗费也十分惊人。在科学技术不断发展的时代背景下，需要将皮带传输机和变频技术进行有效结合，提升机械设备的电网浮力，减少设备的磨损情况，延长设备使用寿命，为煤矿企业节省生产成本。

2.4在水泵中的应用

在煤矿开采、运输的过程中，需要以实际环境为主要依据调解水流量的大小，从以往的水量调解来看，一般都是利用阀门来调解水泵，但在长时间运行过后，水泵的功能性会受到严重影响，其运行效率难以一直保持在较高水平，缩短其使用年限。将变频技术应用其中，能够利用PLC设备对水泵进行调节，提升其灵活性，也使得水泵设备朝着现代化、智能化的方向发展，提升运行效率。

2.5在矿井提升机中的应用

在煤矿生产过程中，矿井提升机起着重要作用，但是其运行较为复杂，且工作环境恶劣，一直都处于高强度运行状态，因此该设备的质量和性能需要具备较高水平。矿井提升机在实际运作中需要反复开启，对其变速功能也有一定要求，这就很容易出现内部短路或其他方面的故障，一旦出现故障就会对煤矿开采作业造成严重影响。在变频技术研发和应用后，该问题能够得到有效解决，使得矿井提升机在内部软件的作用下，以更高的效率完成作业，能够根据实际环境及时调节能源消耗量，也避免设备反复操作、重启引发的故障。在我国科学技术不断发展的背景下，有关人员研发出了一种专门针对矿井提升机的变频机，其兼容性更高，也能够进一步改善提升机的性能，充分发挥其应用优势。

2.6在流体负荷设备中的应用

煤矿生产同样也离不开流体负荷设备的支持，流体负荷设备包含的内容较为广泛，上述的风机、给水给液用泵设备都属于其范畴。在风机中的应用能够减少能源消耗，提升运行效率;在给水给液用泵设备中的应用，能有效提升其灵活性;在抽水泵中的应用，能够实现平滑起停的灵活控制，避免了抽水泵空转所能够造成的能源损耗，同时也为设备安全运行提供了必要保障。

2.7在空压机中的应用

在生态环境保护、可持续发展理念的影响下，在煤矿开采的过程中，更加注重节能降耗，这也能够为煤矿企业节省大笔生产成本，空压机在煤矿产业中的作用不可忽视，能够带动气动设备、风钻等稳定运行，为煤矿开采工作营造良好的环境。从以往的空压机工作状态来看，开环控制模式是主要的使用方法，在频繁的开关、重启过程中，会造成巨大的能源损耗。将变频技术应用其中，可以将单一的开环控制模式转变为压力闭环和开环控制手动调节两种，可以根据实际情况调节空压机的转速，让其保持高水平的运行状态，也加入了自动预警系统，在设备异常时能够及时告知工作人员，提升了设备运行的安全性。

结语：

总而言之，变频技术在煤矿机电设备中的应用包含方方面面，能够进一步提升设备运行效率，减少不必要的能源和资源浪费，延长设备使用寿命，为煤矿开采行业注入了新的发展活力。要实现我国煤矿事业的可持续发展，就需要加强对先进技术的研发和应用，并将其和各项设备相结合，为煤矿企业的经济和社会效益提供必要保障，同时也符合可持续发展的基本理念。

参考文献：

[1]乔晓峰.变频技术在煤矿机电设备中的应用研究[J].中国石油和化工标准与质量，2020，40（12）：221-222.

[2]趙志红.煤矿机电设备存在的问题及变频技术的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2020，40（09）：41-42.

（云南曲靖富源县能源局十八连山能源分局  云南富源  655507）