白云铁矿公路运输作业部 内蒙古包头 014010
摘要：现阶段，随着科学技术的不断进步，生产力水平指数持续提升，变频技术在煤矿机电设备控制中的作用越来越显著。变频技术具有调节、控制等优势，在矿井中使用此项技术可以有效改善生产环境、提升、运输、通风以及其他各环节的生产效率。煤矿生产中应用非常多数量和种类的机电设备，为了实现生产效率的提升，通常煤矿企业会确保这一系列机电设备处在长期的运行状态中，因此煤矿企业生产会耗费较多的能源，这跟煤矿企业的节能降耗和可持续发展原则相悖。而煤矿机电设备中应用变频节能技术可以有效地降低机电设备的能源消耗量。基于此，本对于变频技术的工作原理进行了介绍，并对其在矿山机电设备中的应用现状进行分析，以期推动变频技术在矿山机电应用上的发展。
关键词：煤矿变频技术；矿山机电；应用研究
前 言：如今，迅速发展的重工业形成了大量的环境及能源问题。在确保社会经济发展的过程中，人们提出了新能源和资源应用率提升等概念，也应用了一系列新方法和新技术。在开采矿山中，变频节能技术即是其中之一。将变频装置增加于采矿装置中，一是可以使应用的电力能源减少，以减小生产费用；二是可以结合设备的实际应用现状，调整其性能为最理想的状态，以减小设备能耗，实现煤矿开采环境的优化。
1.变频节能技术及其基本原理
1.1变频节能技术
变频节能技术结合半导体器件的调节实现交流电源频率的改变，调整固有的固定式频率为用户要求的频率，实现减小设备能耗的效果。此技术的中心组成元件是变频器，其由中间直流环节、控制部分、逆变器和整流晶闸管这几个部分组成。在线路中加装变频器之后，变频器可以控制线路中发动机等装置的工作频率，实现控制设备工作速度的效果。在煤矿机电设备中，由于实际任务的不同，电动机的负载会频繁发生改变，因此应用变频器对电动机的运行频率予以调节，能够使设备的能耗大大降低并实现设备性能的优化。
1.2变频节能技术的基本原理
对于运行中的变频器，交流工频电源首先经由一个整流器，这时候不可调节电压与频率的交流点向直流电转换，然后基于工作指令的控制，控制电路会控制电源的幅值与频率，然后结合逆变器转化直流电为当时状态之下电动机要求的可调节的电压和频率的交流电，以实现负载工作。一般来讲，应将一部分辅助设备（像是噪声消除器、自动空气开关等）安装在变频器中，以确保更加稳定和安全地输出电流。对于运行中的变频器，交流工频电源首先经由一个整流器，这时候不可调节电压与频率的交流点向直流电转换，然后基于工作指令的控制，控制电路会控制电源的幅值与频率，然后结合逆变器转化直流电为当时状态之下电动机要求的可调节的电压和频率的交流电，以实现负载工作。一般来讲，应将一部分辅助设备（像是噪声消除器、自动空气开关等）安装在变频器中，以确保更加稳定和安全地输出电流。很多试验数据证实，相比较于工频，变频状态下运行的一系列负载可以大大提升工作效率。
3.变频节能技术在矿山机电设备中的具体应用
3.1在采掘机当中的实际应用
采掘机当时煤矿开发过程中最常用且能源消耗量也最大的机电设备。以此，采掘机本身的工作效率以及设备与实际运行过程中所产生的能源消耗将对煤矿开采的经济效益带来直接性的影响。而鉴于煤矿开采该工作的开展过程，其所处工作环境通常较差，故使得采掘机于实际裕兴过程中容易遭受诸多因素影响而发生各种各样的故障。不仅如此，在面对不同软硬如的岩层时，采掘机所使用的功率大小亦不尽相同，这便极易导致采掘机出现能源无效损耗的情况出现。对此，若能将变频技术积极应用至煤矿采掘机设备中，使其具备自动切割功能，并可时刻根据周围环境的变化来合理调整采掘功率，如此不仅能最大限度降低设备运行过程中的能源序号，且采掘的实际效率也能以此而得以有效提升，继而将对整个煤矿开采实际效益的提升起到良好的促进作用。
3.2在风机当中的实际应用
就目前而言，变频技术于煤矿开采领域最广泛的运用当时对风机的节能改造之上，故也使得煤矿风机的节能性要远超其他采掘设备。当然，也正式基于社会对风机的大力研究，故诞生了专门为煤矿实际生产过程中所面临的工作环境而设计的变频调速设备。该设备不仅能随时根据自身所处环境来对自身的工作频率予以自动调整外，还能在降低风机转速同时提高电机的输出功率。如某煤矿便在改造风机过程中，将原本安装于矿煤中的高压绕阻式JRQ—1510—10电动机予以了拆除并重新安装了低鼠笼式JS157—10电动机，以此实现了两塔电动机由同一个变频器来掌控。不仅如此，经此改造，使得煤矿风机的实际转速最低值较之此前下降了大约70转/分钟，但其实际输入的功率却远超先前。据相关统计数据显示，改造后的风机每年为节省大约5–6万左右的电费。不仅如此，该煤矿还通过与某电器企业合作而开展了一系列的研发工作，诸如隔爆与本安并存的智能化变频转速系统研发。就该系统而言，其所使用的散热方法为IGBT，该方法不仅能在660V电压状态下发动28千瓦的局部通风机，且能对载波的实际频率予以合理调整来实现对过流短路的保护作用，继而在达到相关部门对防暴方面的标准要求同时满足煤矿采掘的节能需求。
3.3在皮带输送机当中的实际应用
皮带传输机作为煤矿开采中负责煤矿运输的重要纽带，自然也是煤矿众多的电机设备中最不可或缺的设备之一。至于早期的皮带传输设备，其主要是基于工频拖动与耦合器之间的相互作用来实现煤矿输送，而鉴于此输送方式原本的输送效率便十分低下，加之输送方式对皮带与耦合器的依赖性极强，故一旦输送重量过重时便会加速皮带与耦合器的磨损。不仅如此，就皮带输送机而言，其实际造价本身便十分高昂，若经历对此维修会更换，则将大幅提升煤矿采掘成本，既然导致企业的实际收益大幅降低。对此，若能加将变频节能技术与皮带输送机相结合，不仅能有效解决皮带输送机于实际输送过程中可能出现的时空问题，且通过让设备吸收电网浮力，还能减轻设备于具体的运行过程应过热而导致的设备磨损，继而在延长皮带输送设备的实际应用寿命同时降低煤矿企业的煤矿采掘成本。
3.4水泵中的应用
在煤矿的实际生产过程，通常需要结合煤矿采掘现场的实际状况来对水流量大小予以合理调整。而就以往的水量调节工作。通常是通过对阀门开阖程度的调节来促进水泵运行。但在水泵运行一段时间后，其运行效益将大幅降低，继而导致水泵的使用期限亦大幅缩短。对此，若能见个变频技术合理运用到水泵设备中，将能通过安装变频器并借由PLC控制器来合理调节水泵设备，且在变频器的支撑下，水泵设备的灵活性与智能化水平均将得到极大程度提升，继而可在确保设备的运行安全同时提高设备的运行效率。
结束语
总而言之，变频技术于煤矿开采过程中的合理运用，既能提升设备运行的安全与稳定性，且在提升设备的运行效率同时还能进一步延长设备的使用寿命，这对煤矿企业经济效益的提升无疑有着极大助益。因此，为切实维护我国煤矿行业的发展和谐与稳定，便必然要加强变频技术于煤矿采掘设备中的应用研究，如此方能对煤矿企业的经济效益有效的保障作用
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