摘要：煤矿资源在我国各行业的发展中扮演重要角色，是工业发展的基石。但从近几年的数据报告显示煤矿井下‘四大件’的耗电总量占总耗电量的60%左右，除了常规使用，还普遍存在浪费现象。习近平总书记在党的十九大会议上强调，要实现经济发展与生态环境的和谐共生，因此开发节能技术缓解煤矿机电设备的耗电问题刻不容缓，变频节能技术具有良好的调速性能与节能效果，在保证生产质量的同时，可降低设备对资源的依赖，另外，其自动化程度较高，可大大提高煤矿作业效率。
关键词：煤矿；机电设备；变频节能技术
引言：变频器是借助电力半导体器件的通断作用将工频电源转换为其他频率的一种电能控制装置。近年来，变频节能技术被广泛应用于各个行业，而煤矿行业便属于其中之一。对变频节能技术在煤矿行业中的应用进行了分析，总结得出变频节能技术在煤矿企业中的应用具有减少电能损耗、提高设备运行效率等优势。在实际应用中，变频节能技术主要应用于空压机、风机、运送体系中，在不同环节均发挥着重要作用。总之，将变频节能技术应用于煤矿企业具有较高的经济价值和社会价值。
1.变频节能技术简述
1.1变频节能技术相关概念
变频器具体指的是应用电力半导体器件的通断作用，将工频电源变换为其他频率的一种电能控制装置，常规装置如图1所示。从技术层面进行分析，可将变频节能技术界定为一种改善电动机驱动方式的先进技术，促使电动机在节能转速下运行，发挥最大的节能功效。其中，变频调速是通过调整供给电动机的供电频率，实现电动机转速的转变，进而改变负载转速。变频调速的效率较高，且调速范围较广，能够有效调整电动机的转速。变频调速器应用电力半导体器件的通断转变工频电源。异步电动机用变频调速器的原理是将交流电顺变为直流电，将直流电转变为差异化频率的交流电，促使电动机能够获得无极调速所需要的电压、电流、频率。
图1.变频装置图：
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1.2变频节能技术的主要作用
变频节能技术在节能问题的处理上具有积极作用，若合理地将变频节能技术应用到煤矿机电设备中，一方面能够促使煤矿行业在电能利用方面的成本投入有所下降，另一方面能够控制设备的废物排放量，从而限制煤矿行业生产期间对环境的污染，同时还能够有效减小煤矿生产给周边环境带来的负面影响。总之，若能够将变频节能技术应用于煤矿机电设备中，则对于煤矿行业的发展会产生积极作用，降低煤矿企业日常运行成本，优化煤矿行业外部形象，提升其经济价值和社会价值[1]。
1.3变频节能技术在煤矿机电设备应用的优势
首先，提高煤矿开采的经济效益。通过在煤矿开采过程中应用变频节能技术，煤矿机电设备运行过程中的灵活性明显增强，对应的工作参数调整等工作也会变得比较简单[1]，继而形成采煤成本和工作需求之间的正比例关系，能源浪费等现象出现的几率大大下降，可以有效降低采煤成本。当发现已有的机电设备已经不能满足煤矿开采额需要时，相关单位会引入新的高参数条件的设备来开展后续工作，这就会导致煤炭企业的生产成本增加，而通过调整原有采煤机等设备的工作参数，其应用过程中的适用范围明显扩大，这就在一定程度上降低了煤炭企业的新设备采购需求，对提高其整体经济效益具有重要意义；其次，改善设备性能。传统煤矿开采过程中，受到其固定工作频率等方面的影响，机电设备的耗能相对较多。在变频器等设备的帮助下，机电设备运行过程中的可调空间明显增加，对交流电的使用效率明显提高，同时还可以利用除数字信息处理之外的其他处理方式来开展后续工作，设备的工作性能明显改善；最后，提高煤矿开采的环保性。煤矿开采过程中会产生不同程度的污染，特别是烟气污染和周边的地层破坏等，严重者可能会对采煤工人的生命安全造成一定的影响，通过引入变频节能技术和其它相关新技术，可以结合实际情况来对设备的工作状态进行调节，这样不仅可以降低对能源的消耗，而且还可以有效提高设备运行过程中的环保性能，对打造健康良好的采煤环境具有重要意义。
2.煤矿机电设备中变频节能技术的应用
2.1应用于立井设备
立井提升设备是中东部煤矿开采过程中经常使用的一种设备，但是由于该设备经常处于全天运行的状态，因而可能会随着工作时间增加而出现老化等问题，其运行效率也会主将降低，将会严重影响设备安全运行。另一方面，如果改变现有立井设备运作模式，转而采用随用随开、用完则关模式，将会导致设备调速运转过程中出现其它问题[2]，出现故障问题的几率也会进一步增加，煤矿的电力消耗也会比以往更大。通过在立井设备应用时引入变频技能技术，可以由专业技术人员来编写对应的编程，使得立井设备可以实现与信号系统的有效沟通，在此基础上开展各项调节工作，设备处于空载状态时的电力消耗将会降到最低，可以有效降低此过程的经济成本。
2.2应用于皮带输送机
皮带输送机一般会长时间保持工作状态，特别是在无负荷状态下，皮带运送机仍然会长期保持运转状态，这就导致该过程中的电能损耗逐渐增加。同时，由于皮带输送机的软启动装置与普通装置之间存在一定差异，操作不当可能会导致其运行过程中出现皮带断裂等故障问题，将会严重影响煤炭输送质量，煤炭生产成本也会进一步增加。最后，在皮带运输机运输的煤炭重量超过荷载时，皮带输送机仍处于运转状态，将会增大对设备的磨损，影响其后续工作的工作质量。通过应用变频技术来开展后续工作，电机启动时的电流值明显下降，出现电流冲击等问题的几率大大降低，可以实现对设备更好地维护，对延长设备的使用寿命等也具有重要意义。另一方面，在设备运行过程中，其转速与以往相比明显降低，产生的电力损耗也会大大减少。监控设备还会根据监控数据来引导调整皮带输送机的运行状态，当发现设备处于超负荷运行状态以及低负荷运行状态时，可以及时协调变频器等对皮带输送机的运行状态进行调整，同时向工作人员发出警报，工作人员再进行进一步的调控，使得设备可以保持相对恒定的运行状态。
2.3应用于风机设备
风机设备在煤炭生产过程中发挥了重要作用，可以为煤炭工人工作提供相对良好的通风环境，避免某一空间内出现瓦斯气体堆积等问题，可以有效保障煤矿生产安全运行[3]。但是在传统煤炭生产工作开展过程中，工作人员一般会选择重复变更风机的方式来开展各项工作，这就需要不停地调整不同功率的风机，此时将会产生大量的人力资源浪费，还会导致部分设备闲置，增加了存放成本，设备出现故障的几率也会随之增加。通过在传统风机上安装变频设备，工作人员可以利用编程数据和其他相关操作对设备运行状态进行调整，使得同一台设备满足不同环节的通风需要，风机的使用效率大大提高，同时还不需要频繁更换风机，人力资源投入明显减少，风机处于高效运转状态，可以有效保障其工作质量。
2.4应用于采煤机
采煤机是煤矿生产过程中最重要的机械设备，对煤矿安全生产具有重要意义。但是受到其开采环境等方面的影响，特别是在遇到破坏性相对较强的采煤环境时，采煤机可能会出现故障，导致采煤活动陷入停滞状态，不仅会影响煤矿的产出，严重者可能会对采煤机操作人员等造成一定的安全影响，导致煤炭企业的生产成本增加，生产效益也会随之逐渐降低。为了避免出现该类问题，使得采煤机可以长期处于高效运转状态，煤矿企业要加强对采煤机设备使用效率的重视，通过多方比对，尽可能选择高质量的采煤机来开展后续工作，在此基础上，通过在设备运行过程中使用变频节能技术，工作人员可以根据采煤机运行的实际情况和工作要求对采煤机的运行状态进行调整，特别是在遇到开采坡度相对比较大以及开采位置比较特殊的区域时，可以利用采煤机与远程遥控设备相结合的方式开展定点开采工作，采煤机工作的灵活性明显提高，遇到恶劣采煤环境时的应对能力也明显增强，设备的运行状态相对比较平稳，可以有效保障其后续各项工作的工作质量[4]。
2.5应用于井下水泵
煤矿开采过程中一般会通过对管网阀进行调整来控制水泵的流量，可以实现在转速不变状态下的流量调节工作，该类方式更多应用于调控水泵的流量，但是水泵电机的运转状态并没有发生变化，因而使用过程中的经济性并没有发生变化，仍然存在相对较大的成本浪费。而通过在水泵流量调节等工作开展过程中应用变频节能技术，可以首先实现控制电机设备转速的目的，继而调整水泵的能耗支出，可以有效提高水泵使用过程的经济性。而当水泵的运行状态和工作效率发生变化之后，对应的流量也会发生变化，流量调控的目标也会随之实现，对保障其工作质量具有重要意义。在当前煤矿生产过程中，水泵的电能支出一般可以占总电能支出的百分之五左右，产生的浪费也相对比较严重，相关人员要加强对变频机能技术的重视，将其更好地应用到水泵运行过程中，实现对电能支出的合理控制[5]。
3.煤矿机设备的维护对策分析
煤矿机电设备在变频节能操作应用中需要进行必要的维护。根据煤矿机电设备的实际情况，调整操作标准，结合主动维护的策略模式要求，加强电机设备的维护拓展。根据煤矿实际发展需求，对安全生产进行重点研究，煤矿开采过程中，为了加强机电设备的安全稳定运行，需要调整机电设备的维护操作，确保维护工作效率水平的提升。具体来说，需要逐步完善机电设备的维护管理体系模式。按照煤矿机电设备的应用需求，从多角度进行强化。重视机电设备的工作落实。按照管理制度标准，调整机电设备的整体维护规范性。煤矿在组织设备维护过程中，通过机电设备的维系操作，重视机电设备相关注意事项的操作，制定有效的机电设备维护测试分析，加强机电设备的维护管控。注重老旧设备的更新，调整实际操作，改进老旧设备，提升机电设备的整体运行效率。从实际的机电设备操作维护入手，加强设备故障检测分析，调整操作运行下的技术质量检测水平，提高检测的准确性。通过技术研发，逐步改善设备的维护模式，建立有效的维护科学管理办法。煤矿生产过程中，需要对实际情况进行诊断，预估分析，逐步加强新技术的检测诊断应用，实现综合故障质量水平的调整[6]。
结论
简而言之，变频节能技术在煤矿机电设备应用过程中，通过有效的节能减排，提升产业新模式应用。通过企业整体变频技术的节能环保，不断提升技术操作模式，对传统的设备配套工作效果进行改善，加强煤矿开采工作水平的分析。从实际的操作应用中，根据煤矿电机设备的应用过程，获取符合现代能源信息、节能环保的操作办法，满足煤矿机电设备的整体建设发展需求，提升综合产业模式应用。
参考文献
[1]刘洋.关于煤矿机电设备中变频节能技术的思考[J].机械管理开发，2016，4(9)：189-191.
[2]王忠林.探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J].中小企业管理与科技(下旬刊)，2018，8(9)：105.
[3]赵刚.探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J].矿业装备，2018，6(3)：65-66.
[4]阎国宝.探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J].科技展望，2017，27(23)：148.
[5]田康.关于煤矿机电设备中变频节能技术的思考[J].科技风，2017，7(10)：157.
[6]王慧.浅谈煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J].都市家教月刊，2017，5(3)：198.
论文作者:孙启民
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/16
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