关键词：变频技术；煤矿机电；机电设备；煤矿设备
引言
煤炭是中国的主要能源。中国煤炭行业有着很大的节能潜力。目前,节能已成为中国重要国策,但在实际生产中依然存在能源浪费情况。对此,为推动国民经济快速发展,促进能源的节约与综合利用,依据现阶段基本政策,并结合产业实际发展情况,需要对煤矿机电设备实施全面的节能改造,这对进一步提高装备自动化与现代化,并增加经济效益都有重要作用和现实意义。变频技术就是能实现以上目标的重要手段。
1 变频技术相关概述
1.1变频技术的概念
变频节能技术主要是通过相关的设备以及技术进行电流频率的改变,一般而言变频器可以用来改变电流的频率。变频器主要是由电源板、电机电容量、键盘以及其他部件组成,需要将这些部件进行连接,实现变频和节能的功能。在较为传统的机电设备的制造过程中,电流的频率一直发挥着很重要的作用,基于此,设备在长时间运行过程中需要进行转速的准确控制,机电设备长时间处于运行的过程,就会导致其内耗增加,减少设备的使用寿命。随着科技的发展,变频技术的应用不仅可以良好地改变机电设备的运行速度,还可以有效降低设备运行的损耗。
1.2变频控制技术的应用特点
在煤矿实际的开采作业过程中，对整个过程作业的技术要求比较高，变频控制技术在煤炭生产开采作业过程中发挥出了巨大的作用，充分满足了煤矿行业的发展实际需求，提升了相关机电设备的运行质量和运行效率，要减少了设备运行过程中出现了能源浪费现象。变频控制技术是新时代发展的产物，在变频控制技术中充分结合了计算机技术、电子技术等一些先进技术的优势，能够实现煤矿各种机械设备单电源频率实时转换，这样就能够实现各种机电设备运行速度的转换，而且也能够实现交流电与直流电的互相转换，从而能够充分保证机电设备运行的安全性以及稳定性。
1.3变频节能技术在煤矿设备中的主要类型
第一种，矿用变频器。由于变频器属功率电子设备,具有降低机电设备能源损耗,提高设备的自动化和智能化性能,还具备远程操作的便利性和可靠性,变频器在煤矿自动化设备中应用十分广泛,且颇受好评。随着经济、科技水平、生产力的快速发展,常规变频器逐渐不能适应煤矿设备技术更迭的情况,只有不断对变频器进行技术开发,才能使其在煤矿自动化机电设备中立于不败之地。目前矿用变频器正在向大功率、高电压、特种模块化、智能化转变,功率器件冷却方式也从风冷式、水冷式向特种冷却方式转变,如超导热管冷却、半导体冷却等。其优点是功能丰富、性能稳定、隔爆安全、使用便捷、响应迅速。第二种，交流四象限变频器。交流电动机运行机械特性曲线反映在数学轴上有四个象限。第一象限为正传电动状态,第二象限为回馈制动状态,第三象限为反转电动状态,第四象限为反接制动状态。电动机在这四象限都可工作,只不过一、三象限电动机处于电动状态,从电网消耗能量;二、四象限电动机处于发电状态,可向电网回馈能量。适应电动机四象限运行特性的变频器称为交流四象限变频器。对于驱动具有位势负载的特性(如提升机、牵引机车)的电动机,运用交流四象限变频器,当系统增加势能过程中,电动机处于电动状态,从电网吸取能量;当系统势能减少过程中,电动机处于发电状态,四象限变频器没有出现以前,这种情况下,只能通过电阻发热消耗掉能量。四象限变频器出现后,其逆变回路可以把电动机产生的电力回馈给电网,实现节能运行。目前,四象限变频器的功率模块可以实现能量双向流动,通过具有高速运算能力的微处理模块,可输出脉冲宽度调制(PWM)信号,实时触发功率器件使变频器输出完美、不产生谐波,成为绿色产品。既不污染电网,又能向电网回馈能量,极大程度地提高了煤矿机电设备的节能效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2 变频节能技术在煤矿机电设备中的应用
2.1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。
2.2在皮带机中的应用
在皮带机中充分运用变频控制技术，可以实现软启停目标，这样就能够有效弥补皮带机在传统的控制方式下启停过程中存在的不足之处。例如，在传统的控制模式下，皮带机启动的过程中电流量较大，经常会导致整个设备出现发热现象，甚至会产生非常强烈的波动电网电压，如此就会进一步提升皮带机运行的能耗，而在液力耦合器实际运行过程中，如果内部的油温上升速度过快，就会导致不同部件之间摩擦力作用加强，对设备运行效果会产生严重影响。而通过变频技术的合理应用，能够充分保证皮带机运行环境的稳定性，对皮带自身的性能也能起到保护作用。由此可见，就能够有效的提升煤矿机电设备的使用寿命，能够达到很好的节能效果。
2.3在空气压缩机中的运用
在传统的实践中主要通过空气压缩机给煤矿风动机提供动力，导致电机一直处于工作的转态。其次，压缩机需要通过控制调节压力的大小。所以，气体含量小于实际需要的含量时，空气压缩机一直处于高频率的运行状态，严重影响电网其他设备的正常使用。但是在技术的加持下这种状况会极大地改变，可以实时监控设备的运行，不断调整电极的用气量，从而可以有效控制设备的运转速度，减少空气压缩机的运转频率，提升效率。并且在煤矿资源开采中期，对于其施工的实际操作难度会要求更高，操作过程也会非常复杂，再次过程当中，机器设备出现故障的时候，空气压缩机往往会由于机器设备维修难度较高、长时间处于不工作状态而闲置在现场，这就造成了在煤矿资源的开采过程当中，出现了大量的资源浪费现象，空气压缩机的使用率也会明显降低。对此，在空气压缩机当中使用变频技术便可以有效避免这一现象的发生，起到良好的节能效果。
2.4在提升机中的应用
煤矿提升机承担着提升煤炭、材料、人员、机械设备的任务,是具有位势能的机械设备。随着变频器技术的发展进步,绞车变频器越来越成熟。在大型、特大型煤矿提升设备中,变频提升机已占有绝对优势。煤矿提升机常见的变频器有四象限交-交变频器和交-直-交变频器2类,具备无级变速、控制平稳、保护完整、节能、易于自动化运行等众多优点。
结语
变频控制技术应用到煤炭行业机电设备中，不仅能够有效提升机电设备的运行效率，而且也能够达到很好的节能目标。与此同时变频控制技术的应用还能够充分保证煤矿机电设备运行的稳定性，有效延长机电设备的使用寿命。
参考文献
[1]冯刚，李建国.变频技术在现代煤矿机电工程中的应用实践[J].电子技术与软件工程，2014(20):126-127.
[2]吕晓伟.现代煤矿机电工程中变频技术的应用研究[J].科技创新与应用，2015(18):20-21.
[3]张洪革.变频技术在现代煤矿机电工程中的应用实践[J].建材与装饰，2017(15):266-267.
论文作者:蒋智洋
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年19期
论文发表时间:2019/11/13
标签：煤矿论文; 变频器论文; 机电设备论文; 技术论文; 过程中论文; 设备论文; 象限论文; 《工程管理前沿》2019年19期论文;