煤矿机电设备变频节能技术探究

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1变频节能技术概述

变频节能技术利用半导体器件的调节作用改变交流电源的频率，将原本固定的频率调整为用户所需频率，达到降低设备功耗的目的。该技术的核心元件是变频器，主要由逆变器、控制部分、整流晶闸管和中间直流环节四个部分组成。将变频器加装到线路之后，线路中发动机等设备的运行频率就会被变频器控制，达到控制设备运行速度的目地。在煤矿机电设备中，电动机的负载会因为实际任务的不同而频繁变化，因此安装变频器来调节电动机的工作频率将会大大减少设备的能源损耗，优化设备性能。

2变频节能技术的基本原理

变频器在工作过程中，交流工频电源先通过一个整流器，此时频率、电压不可调节的交流电就会被转换成直流电，之后在运行指令的控制下，控制电路会对电源的频率和幅值进行控制，之后再通过逆变器将直流电转化为当前状态下电机所需的频率、电压可调的交流电来带动负载工作。通常情况下，我们还需要给变频器安装一些辅助设备比如自动空气开关、噪声消除器等来保证输出电流的安全可靠性。大量实验数据表明，与工频相比，各种负载在变频状态下运行，其效率在不同程度上各有提升。

3变频节能技术的发展

以前的煤矿开采中，经常发生坍塌事故。对事故原因进行调查后发现，很多是由对设备的使用不当造成的。国家近些年加大了煤矿管理力度，禁止无资质、不合格的企业进行煤炭开采工作。在新的标准中，对开采设备的要求也比较高。一些主要设备上，例如提升机、胶带机、空压机等都有使用变频器。随着变频技术的不断发展，到了20世纪80年代，人们还研究出了PWM智能模块，提高了变频的功率，使设备的运行更加稳定。变频器实现控制功能的原理是矢量和转矩的控制。目前，我国在变频器的应用方面已经处于比较先进的水平，也发表了很多比较先进的言论，例如模糊自动化理论、人工神经网络控制理论等。纵观我国变频技术的发展历程，早已从早期的单片机处理发展到了如今的编程控制。

4变频节能技术在煤矿机电设备中的应用

1)变频技术在提升机中的应用。提升机主要是将煤炭从矿井深处运送到地表，在其运行过程中，很多时候需要对其运行速度进行调节，传统的金属电阻虽然也能够实现这一功能，但从整个电路安全角度进行分析，这种调速安全性并不高，电能消耗也很大。而引入了变频技术之后，不仅提高了设备的稳定性，保证了速度调节的及时性，而且减小了故障的发生率，在保证物料正常运输的同时，还确保了操作人员的安全。随着变频技术的不断发展，目前已经研制出提升机专用变频器，该设备兼容性强，为煤企带来了良好的经济效益。

2)变频技术在采煤机中的应用。采煤机一旦出现故障，整条生产线必须停止工作。变频器节能技术的引入，在很大程度上有效地解决了这一难题。目前，我国的变频采煤技术处于世界领先水平，我国生产的电牵引采煤机最大功率可达到2×110kW，设备在工作过程中，变频器的额定电压为380V时能够实现主从控制。实际应用过程中，在变频器的带动下，能够保证设备的牵引速度恒定，且不发生下滑跑车现象。在控制过程中，还具有操作简单、反应快等优点。

3)变频技术在胶带输送机中的应用。从应用原理上进行分析，变频技术在胶带机中的应用原理和提升机的应用原理是相同的。在运输煤块过程中，胶带与滚轮之间的摩擦力越大，能够运输的煤炭重量也就越大，但是运输的煤炭越多，对设备造成的压力也就越大。而变频器的应用，则帮助人们找到了运输量和设备负荷之间的平衡。以往为了保护设备的安全性，都是使用液力耦合器完成胶带的软启动，长此以往，容易对胶带造成损坏，导致其老化、断裂。而变频技术的使用，能够降低设备在启动过程中的电流，保护设备在启动过程中避免受到大电流的损害，有效解决功率的同步问题。

4)变频技术在流体负荷设备中的应用。在流体负荷设备中加入变频技术可以对风机和水泵进行变频调速。变频器越来越多地应用于煤矿风机中，技术人员通过对煤矿环境的研究，调配出了适合煤矿环境下的变频调速装置。在对风机加装了变频器之后，最低转速相对于改装之前有了大幅度下降，不仅更加适用于井下，还可节省大量的电能。在液用泵、矿区给水中，变频设备的应用也十分灵活，不仅提高了控制效率，还增强了设备的灵活性。无论是哪一方面功能的增强，都为煤矿系统的安全运行打下了良好的基础。

5结语

我国拥有大量的煤矿资源，人们对于煤炭资源的需求量也很大，随着人们对环境问题、安全问题的重视，在进行煤炭资源开采时，需要注意的地方也越来越多。变频技术就是节能环保的一个重要研究方向。虽然目前变频节能技术在煤矿开采过程中发挥了重要的作用，但是其功效并未完全发挥出来。根据目前的实践经验，变频节能技术已经展现出了节能、减排方面的功效。我国的煤炭生产企业应该加强对变频技术的研究，增加其带来的环境效益和经济效益。