摘要：我国矿业事业取得了长足发展，为强国之梦奠定了重要物质基础，但与此同时，也面临着“资源约束趋紧、产能利用率低、投入产出率低”等问题。以上问题严重制约矿业可持续发展，国家实施十三五期间，稳步推进供给侧结构性改革，对矿业提出了“加快传统矿业转型升级、提高矿产资源节约集约”的重要指示，矿业普遍问题是电力消耗大、用电效率低，如何有效解决此问题建立安全、绿色、高效、和谐的美丽矿井，成为我们煤矿人的首要目标。本文通过分析变频器在煤矿机电工程中的应用进行一定分析，在此基础上对进行提出下文。
关键词：变频技术；煤矿企业；机电工程；应用
引言
改革开放以来，重工业的快速发展带来了很多能源和环境问题。在保证国民经济发展的同时，人们提出了提高资源利用率、使用新能源等概念，也使用了很多新技术、新方法。在矿产开采中，变频技术就是其中的一种。在采矿设备上加装变频设备，一方面能够减少电力能源的使用，降低生产成本；另一方面，还能根据设备的实际使用情况，将其性能调整到最佳状态、降低设备的能耗，改善实际开采环境。
1、关于变频设备工作原理
变频器的基本作用就是将工频（我国50Hz）电源变为电压与频率可调的三相交流电。按变频器的工作原理将其分为交—直—交变频器和交—交变频器两种。交—交变频器是将工频交流直接变换成电压和频率均可控制的交流电。而交—直—交变频器则是先将工频交流电通过整流器变为直流电，然后通过逆变器变换成电压和频率均可控制的交流电。交—直—交变频器的基本构成，由主电路、整流器、中间直流环节、逆变器及控制电路组成。（1）整流器作用是将三相或单相交流电整流成直流电，其输入为正弦波输出为非正弦波且带有丰富的谐波。（2）中间直流环节又称中间直流储能环节用于缓冲与电机之间的无功能量的缓冲。（3）逆变器作用是将直流电转变为可调电压和频率三相交流电输出，其输出电压为非正弦波，输出电流近似正弦。交流电动机的同步转速表达式位：n=60f（1－s）/p式中n异步电动机的转速，f异步电动机的频率，s电动机转差率，p电动机极对数，转速n与频率f成正比，通过改变频率f即可改变电动机的转速，变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，变频调速的核心原理是保持电机磁通恒定进而确保电机有效工作从而达到理想的调速功能和经济效果。变频调速核心有两种，一种是“V/F控制”，特点是简单实用、使用广泛、性能一般，其主要原理是通过保证输出电压及频率恒定就能近似保持电机磁通恒定，但低频时定子阻抗压降会导致磁通下降，此时需将输出电压适当提高保持磁通稳态。二是“矢量控制”，其特点是性能优良、可与直流调速相媲美。其原理是采用矢量坐标变换来实现对异步电机定子励磁电流分量和转矩电流分量的解耦控制从而保持电机磁通的恒定。
2、煤矿机电设备中变频技术的具体应用
2.1变频技术在机电设备风机中的应用
在不同应用时期，矿井通风设计存在着巨大差异性，在矿井生产的中期，一般是采用重复更换风机的基本方法实现通风问题的有效解决，但是操作性比较繁琐，设备故障率得以提升，进一步增加设备维修量。此外，原来设备中的风机就会暂时搁置，这在一定程度上就会造成资源浪费，设备利用率也会有所降低。而通过变频技术在风机中的应用，可以轻松将通风中存在的问题有效解决，剔除掉重复更换所造成的额外任务，操作性也会比较方便，减少风机资源的浪费，设备性能得以提升，节能效果良好。
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2.2变频技术在机电设备提升机中的应用
矿井提升机的基本工作条件比较复杂，而工作环境也是十分繁重以及复杂的，在这种情况下就对机电设备的提升机性能提出了新的要求，进一步满足工作的基本要求。提升机在工作中往往需要根据实际情况重复的启动，而调速任务也比较多，这就在一定的程度上增加了设备的故障率，设备的寿命大大缩短。而通过变频技术的合理运用，工作要求得以满足，对于提升机也会进行一定程度的保护。提升机在利用变频进行控制后，在调速工作时可能发生电阻损坏的概率会大大降低，在减速器下方的电动机也会通过短暂的传递将具体的电能情况返回传递给电网。而在变频技术得以应用以后，提升机性能也会有所提升，变频器内部的组成软件可以帮助提升机实现速度的调节，提升机设备故障数量以及故障率都会进一步降低。除此以外，提升机可以利用变频装置实现节约大量电能的节约，节能效果显著。而通过变频技术在提升机应用过程中的不断改进，提升机变频器的种类以及技术都有所突破。兼容性不断得以提高，设备性得到了很大程度的增强，受到了多数煤矿企业的青睐。
2.3变频技术在机电设备胶带输送机中的具体应用
胶带输送机的特点主要有高电压以及大功率，在煤炭运输过程中有着不可替代的重要作用。针对胶带输送机的重要性，在工作过程中就会要求设备性能的先进性，从而实现煤炭运输工作的顺利开展。而在以往的运输过程中，胶带输送机空载以及轻载的情况时有发生，造成电能的大量耗费，资源浪费现象比较严重。除此以外，在一部分的皮带输送机中，液力耦合器是经常使用的软启动装置，这种装置的弊端就是电机失控状况会比较常见，输送机设备会增加损坏的程度。而通过应用变频技术，胶带输送机可以有效地解决以上这些问题，一些煤炭企业通过在实际工作生产中结合四象限变频调速技术，得到了明显的效果，技术的应用增加了输送机的保护作用，电机失控问题得以控制，故障发生的数量以及概率都有所降低，设备的使用寿命也得以增加。此外，还可以逐步提升输送机的运行效率，减少设备运行过程中对于电能的损耗，具有令人满意的节能效果。
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。
结束语
随着我国煤矿工程不断地发展在煤矿机电设备中使用变频技术有利于提高整个工作效率，同时对节能减排也起到无法忽视的作用。在煤矿设备中推广并研发变频技术能在一定程度上促进自动化控制系统可持续发展。
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论文作者:沈振朋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/18
标签：煤矿论文; 设备论文; 变频器论文; 技术论文; 机电设备论文; 提升机论文; 电压论文; 《基层建设》2018年第31期论文;