摘要：随着我国科学技术的快速发展，煤炭企业的发展随之有所提高，各种先进的技术正在逐步应用到煤矿企业中来，其中变频技术的引进，不仅促进了煤炭业的生产效率，也更加环保，减少了能源的浪费。对我国煤矿机电工程的发展起到了重要的推动作用。本文将围绕变频技术的基本概念，研究变频技术的工作原理，具体阐述变频技术在煤矿机电工程中的具体作用以及具体应用，希望能够对今后煤矿机电工程中技术人员的工作提供一些有用的帮助。
关键词：变频技术；煤矿机电工程；作用
目前我国的煤矿资源已经趋于紧张，对煤矿企业的发展是一个巨大挑战。一方面煤炭资源在不断减少，另一方面，各个煤炭企业之间的竞争激烈导致了企业的经济利润越来越少。因此，想要改变当前窘迫的现状，煤矿企业必须重视对当前技术的提高，才能在众多企业中脱颖而出，尽量降低开采运营成本，减少资源浪费。
在众多的先进技术中变频技术利用其独有的优势被各个领域广泛应用，如果将变频技术引入煤矿机电工程中，完全能够实现提高企业的经济效益并且最大限度的节约能源。在此基础上，能够确保煤矿机电工程的顺利进行，并且把企业在行业中的竞争力大大提高。
一、变频技术的基本概念
变频技术是由机电技术、电子技术和计算机技术三者相结合取其优势而成的比较新型的高科技技术成果。能够实现强弱电的的结合和机电一体化，变频技术的调节性能相对较强，以至于变频技术具有较强的综合性能。在以往的机电设备中，设备内部的部件转速根据不同的电流频率而不同，而变频技术的采用彻底改变了这一现状。
二、变频技术的工作原理
变频技术的基础原理是针对半导体设备在通断电状态中，把直流电转换为交流电，利用逆变器得到想要的频率，在把转换后的电流信号变成直流电，整个工作过程，利用逆变器实现了机电设备的无极调速。提高了机电工程的工作效率。如图一所示，为基本变频技术的运行示意图。
图1 基本变频技术运行示意图
AC/DC.交流电/直流电；IGBT.绝缘栅双极晶体管；DC/AC.直流电/交流电；LED.发光二极管；I/O.输入/输出
变频技术运用到煤矿机电工程中，可以对电机的转速和电流的频率进行控制和调节，能够更好的控制其设备的正常运行。另外一点，变频技术的应用，对煤矿机电工程的设备能够得到有效控制，令其能够保持平稳，速度可以自动调整快慢，提高生产效率的同时避免过度耗能。
三、变频技术的发展现状
变频技术在科学技术的不断推动下，已经有了相当不错的成果，越来越多的企业对变频技术能够降低工作能耗的这一特点非常看好，并且投入使用，可见，变频技术的未来将会在各大行业中普及。
变频技术是多种技术优势相结合产生的新型技术，想要更好的展现变频技术的优势一定要在实际应用中进行不断的完善跟改进。
尤其是煤矿机电工程，在引入了变频技术之后，不但对机电设备的工作效率大大提高，更是大大的减少了耗能，为企业节约了大量的工作成本，从而提高经济层面的效益。
四、变频技术在煤矿机电工程中的作用
随着科技的不断进步，变频技术已经被许多煤矿机电工程的设备采用了，变频技术的应用不但可以调节设备的工作状态，也可以利用现代自动化技术对设备进行智能操作，变频技术的功率设备在GRT、IGBT等设备的基础上进行了优化形成了IPM,另外，由于理论上的不断完善，提升了变频技术系统的集成性，改变了以往的单片系统为DPS、RISC、ASIC等，对于变频技术的作用来说，其作用的运用得到了非常好发展，以往的变频技术只有基础调速的功能，但是在科学技术的飞速发展之下，变频技术得到了更大的发展和创新机会，在功能方面得到了质的飞跃，具有了编程和传输数据信息的功能。下面对变频技术在现代煤矿机电工程送的具体应用和作用详细说明。
五、变频技术在煤矿机电工程中的实际运用
在实际的工程中，变频技术在很多设备上都有运用，使得变频技术又进一步得到发展，能够在对机电设备的运行状态上进行调节的同时实现智能型的远程操控。表1是变频器的特点分析，通过观察表1的内容发现，变频技术的应用非常广泛，例如主要通风机、水泵、带式输送机、提升机、空气压缩机等等，在调速的基础上还能够进行维护和提升设备的性能，变频技术在矿井中一般对提升机、空气压缩机、风机等比较典型的设备上运用。
表1 变频器的特点分析
（一）变频技术在提升机设备中的应用
提升机是矿井生产过程中的一个关键环节，是矿井重要的固定机电设备之一，它是联系矿井井下与地面的主要生产环节。矿井提升机的任务是提升煤炭和矸石，升降人员和设备，下放材料等。矿井提升机的工作特点是在一定的距离内，按一定的周期往复循环动作完成提升任务，因此它须具有良好的控制系统和完善的保护装置，以保证安全可靠的运转。
在传统的煤矿机电工程中，由于提升机的调速方式耗电量非常大而且容易对设备造成损坏，而且效率也比较低，不仅不能节约能耗，工作人员和设备的安全也难以得到有效的保障。
把变频技术应用到煤矿机电工程以后，彻底了改善了能耗问题，大大减少了提升机变速装置的能耗，并且缩减了维护设备的开支问题，重要的是解决了工作人员在工程操作过程的安全保障问题。另外，变频技术能够修改电路的命令，从而提升设备的整体系统问题，变频技术改变了设备的下降方式，解决了设备磨损严重的问题，进一步增加了提升机设备的使用寿命。
（二）变频技术在空气压缩机中的应用
在整个煤矿生产过程中，井下主要用气地点为各掘进工作面和避难硐室，空气压缩机除保证巷道掘进及喷浆设备、风动工具供风的需要外，还须承担一旦发生井下事故时提供井下被困人员呼吸用气。
空气压缩机的主要工作方式是上下两点的控制模式，但是在实际生产中也有很多问题，比如工作中突然出现空气压缩机的气缸压力达到了预设时，空气压缩机的气阀就会自动开始关闭模式。如果空气压缩机的压力低于预设就会相反。又由于压缩机工作时的气量基本难以控制，就会经常出现设备加载、卸载。如此以往设备就会造成磨损，煤矿机电工程不能顺利进行下去。
此时，将变频技术运用到空气压缩机中，通过改变压缩机的控制方式，改善了设备频繁的加载、卸载的状况。大幅度减少了对压缩机的磨损，进而提高生产效率。
（三）变频技术在煤矿主要通风机中的应用
主要通风机在煤矿的作用是向井下输送足够的新鲜空气，稀释和排除有毒、有害气体，调节井下所需的风量、湿度和温度，改善劳动条件，保证矿井安全生产。
煤矿主通风机通过使用变频调速后，减少了以往因为井下所需风量变化，每次都需要人为去调整风机扇叶角度的工作量，煤矿可以根据井下风量需求，通过修改变频器频率就可以实现风量的调节。而且变频驱动使设备运行稳定正常。启动时压力或风量更平稳。被控量调节更及时，准确，而且也减少风机喘震。
变频启动操作简单方便，减少了煤矿通风机每月主、备风机切换的时间，减少了因人为操作原因导致的风机停机、风机切换时间超时等故障的发生。
改善了煤矿主通风机机械设备运行工况，电机起动时的电流冲击大大减小，煤矿主通风机采用变频控制后，起动时避免全磁通突加，起动时基本没有冲击，电流从零开始，随着转速增加而上升，不会超过额定电流。因此风机变频运行解决了以前电机高压直接起动时的大电流冲击问题，消除了起动电流对电机、传动系统和主机的冲击应力，大大降低日常的维护保养费用。
延长了煤矿主通风机设备寿命，使用变频器可使电机转速变化随着风机特性曲线变化，没有应力负载作用于轴承上，延长了轴承的寿命。同时有关数据说明，机械寿命与转速的倒数成正比，降低转速可成倍地提高风机寿命，运行维护费用自然就降低了。煤矿主通风机采用变频驱动，节电效果明显，直接节约用电量在20%—40%左右。
（四）变频技术在带式输送机中的应用
在煤炭行业，带式输送机已经成为主要的生产运输设备。由于煤矿开采的不均衡性，输送机的运量不能保持稳定，导致带式输送机运量不足，经常处于大马拉小车的状态。随着煤矿机械化程度的提高，高产高效工作面的发展，长距离、大运量、高速带式输送机越来越多的被设计、安装并投入运行。使输送机存在冲击载荷大、驱动电机出力不均而导致电机过载等问题暴露出来。带式输送机的工作原理是皮带机通过驱动轮毂，靠摩擦力牵引皮带运动，皮带通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑托辊上运动。
综上所述，要求驱动系统自适应起动、运行、停车工况的要求，使带式输送机起停平稳、运行高效、驱动平衡、工作安全可靠。变频节能技术在带式输送机中的应用，既要适应其大功率、高电压的特征，又要保障其生产性能与生产质量不受影响。把变频技术参与到皮带设备中，取代传统方法，能够增加皮带设备在启动和停止时的稳定性，从而提高设备利用率，也提高了生产效率和低耗能的目标。
结束语：在科技不断壮大的推动下，变频技术的水平也不断提高，并且在煤矿机电工程中起了相当重要的作用，一方面对设备的性能有所保护，延长其使用寿命。另一方面，不仅节约能源还能提高企业的经济效益，促进了煤矿企业的发展。但是目前我国对于变频技术应用到煤矿机电工程中的这一技术还处于发展阶段，仍有许多需要企业不断完善和应用的空间。未来随着自动化技术的不断提升和应用，相信我国的变频技术在煤矿机电工程中的应用会更加普遍，为煤矿企业经济效益做出巨大贡献。
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论文作者:王小平
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/3
标签：技术论文; 煤矿论文; 机电工程论文; 设备论文; 空气压缩机论文; 通风机论文; 井下论文; 《基层建设》2019年第10期论文;