(河南平宝煤业有限公司 河南许昌 461000)
摘要：本文结合变频技术的工作原理，通过研究变频技术在空气压缩机运转、采煤机械设备、煤矿皮带装置、提升机械设备、安全防护方面、运输设备维护中的具体应用，其目的在于提高人们对变频技术的重视程度，提升煤矿开采过程中资源的利用效率。
关键词：变频技术;煤炭机电工程；应用
1.变频技术应用价值
1.1 提高资源利用效率
社会经济的快速发展，离不开各类能源的支持，煤炭作为化石能源中的一种，目前，已经广泛应用于生产制造业中。虽然煤炭资源属于不可再生能源，如果不能对其进行高效利用，势必会限制社会经济的长久发展。变频技术的应用，可以对机械设备的工作模式进行动态调整，如在煤层较薄的作业区域，可以降低开采设备的工作功率，使其以恰当的掘进方式进行开采，减少机械空转的情况。例如，在风机结构的应用过程中，可以适当提高机械设备的输出功率，其节能效果可以达到 50%～ 70%，进而提高资源利用效率。
1.2 降低煤矿开采成本
现阶段，越来越多的先进开采技术流入市场中，这也在很大程度上提高了煤矿的工作效率，并且很多煤矿企业已经率先完成了生产模式转型，进入自动化生产阶段。与此同时，如何在可控范围内降低煤矿的开采成本，也成为人们重点关注的内容。在上文中已经提到，变频技术可以结合作业区域的实际情况，对机械设备的输出功率进行调整，这样可以提高开采过程的持续性。尤其是在一些煤层分布情况相对复杂的作业区域，动态调整的作业模式，不仅可以顺利地完成煤层开采任务，而且还能够降低开采过程中降低 5%～ 15% 的成本投入，从而提高企业在市场中的核心竞争力。
2.变频技术在现代煤矿机电工程中的具体应用
2.1 空气压缩机运转
除了极少数煤炭资源所处位置距离地表较近以外，大部分煤炭资源都位于矿山或地下深处，这也在一定程度上增加了开采过程的困难度。而且煤炭资源在开采的过程中还存在着附带物，如瓦斯、地下水等。瓦斯作为有害气体，若开采环境中含量过高，那么，很容易发生瓦斯爆炸事故，威胁到人们的生命财产安全。对此，在煤矿开采过程中，空压机主要作用是压风自救系统，在矿井发生灾难时为井下提供新鲜风流，其次，是辅助供风，为井下风动水泵、风动锚杆钻机、等提供风能。但是，压缩机一直处于高频率的工作状态，这样不仅会增加运行故障的发生概率，而且还容易增加电网的工作负担，影响其他机械设备的正常工作。将变频技术应用到空气压缩机运转过程中，可以对结构运行状态进行监控，提高系统的运行效果。尤其是在煤矿开采中期，煤层结构的复杂性也会增加开采难度，在其他设备出现运行故障的情况时，为了确保正常开采进度和确保开采人员的生命安全，通常会采用替换法在其他区域临时设置新的工作设备，但是，很容易忽略一直处于运行状态的空气压缩机，造成了较大的资源浪费。而变频技术的应用可以结合实际情况，及时停止空气压缩机的工作状态，能够节电 30% ～ 40%，从而起到降低资源损耗的作用。
2.2 采煤机械设备
在煤炭资源开采的过程中，采煤机械设备属于主要的执行载体，其工作状态也将直接影响到煤炭的开采效率和开采质量。机械设备都有固定的使用寿命，受到工作环境、操作人员水平、设备生产质量等因素影响，其使用寿命还会缩减。一旦设备出现了停摆的情况，由于作业区域位于地下，其维修的难度非常大，此类情况也将直接影响整个开采活动推进的顺畅性。
结合以往的管理经验，导致设备运行寿命不断降低的主要原因与高负荷运转情况有关，而变频技术的应用，可以对采煤机的输出功率进行动态调控，结合开采区域煤层厚度，适当加大或减小设备的输出功率，故障发生概率较以往也下调了 60%，使设备的运行情况保持在稳定的状态。另外，变频技术的应用还可以适当降低采煤机械设备操作的复杂程度，提升了设备工作状态的可靠性。
2.3 煤矿皮带装置
在煤矿开采的过程中，煤矿皮带装置属于常用的运输载体，即将煤炭资源从开采区与运输到矿外。其工作原理是在电能的驱动下，皮带与轮毂之间所产生的摩擦作用会带动整个设备的运行，如果想保持皮带高速的运行状态，需要损耗掉大量的电力，这也在很大程度上造成了资源的浪费。目前，常用的煤矿皮带装置以液压耦合装置来进设备的正常运行，但是，该过程会消耗掉大量的电能，并且装置上还会附加较多的电压，增加了安全隐患的发生概率。变频技术的应用，可以对液压耦合装置的工作状态进行优化，引入了软启动模式，这样在皮带装置正常运行的过程中，电路网结构的功能损耗可以下调 30%～ 55%，从而起到节能减排、提升资源利用效率的作用。而且在设备维护的过程中，变频技术可以辅助数据信息采集，借助传感器设备运输设备的工作状态进行监督，在检修时，也可以快速定位故障部位，加快了故障检修速度。另外，变频技术还可以避免由于液力耦合器损坏，电机控制失灵的情况。
2.4 提升机械设备
结合以往的开采经验，现阶段我国在开采煤炭资源时，一般会采用垂直轴开采或斜轴开采的方式来完成既定的开采任务。在此过程中，需要借助提升机械设备来将货物或人员从地面上输送到作业区域，随后再继续开展相关的煤炭开采任务。在以往开采过程中，所开采的煤炭资源主要位于浅层，但是，在煤炭资源损耗速度加快的背景下，煤矿企业对浅层煤炭资源的损耗速度也在加快，而且还需要对深层煤矿资源进行的开采，这也对提升机械设备的运转性能提出了新的要求。变频技术在该环节的主要任务是合理管控设备本身的运行速度，结合实际运行状态下设备实际的运行情况，合理调整设备的对外输出功率，减少设备空转情况的出现。同时，对于设备关机功能可以进行适当调整，在确定完成开采任务之后，能够在第一时间完成关机操作，从而在确保机械设备运行稳定性的基础上，降低运行成本的支出。
2.5 安全防护方面
在煤矿开采深度不断增加的背景下，安全防护工作的重要性也在凸显，如何采取积极有效的措施来保护开采人员的生命安全，也成为煤矿企业需要重点衡量的问题。结合以往的应用经验，变频技术应用到该环节中，可以和自动化监控系统关联在一起，同时，在大数据技术、专家系统、云计算技术等帮助下，协调各机械设备的工作状态，减少设备启动与停止的次数，这样可以降低设备惯性所带来的影响，延长结构的使用寿命。并且变频技术的应用，可以渗透到多个安全防护层面，如最基础也是最关键的通风装置上，变频技术可以结合空气中有害气体浓度，适当调整通风量大小，从而在确保工作环境安全性的基础上，降低能源的损耗速度。另外，变频技术还可以调节其他辅助系统正常的工作状态，减少重复作业情况的发生概率，如提升机工作状态、电路网工作状态等，确保各个系统之间工作的稳定性，从而提高整个工作过程的安全性。
结语
综上所述，在资源损耗速度不断加剧的背景下，如何提升资源利用效率已经成为社会关注的焦点问题之一。煤炭资源作为不可再生资源，为了确保煤矿企业经济的稳定发展，需要从充分发挥变频技术的应用优势，将其合理地应用到机械设备运行过程中，从而提高确保整个煤矿生产过程的安全性，降低整个过程的能耗，促进煤矿产业的可持续发展。
参考文献:
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