摘要：随着技术的不断发展、变频技术的不断普及和应用，越来越多煤矿机电设备开始采用变频技术，同时，变频技术的使用也给煤炭企业发展带来了新机遇，节约了能源，不断提高煤炭企业竞争力，降低开采成本，增加机器设备的使用寿命。因此，加强对煤矿机电工程中变频技术应用实践的研究具有很重要的现实和理论意义，有利于煤炭企业的发展。基于此本文分析了变频技术在现代煤矿机电工程中的应用。
关键词：变频技术；煤矿机电工程；应用
由于煤矿企业用电量大，因此提高煤矿生产机械的节能效率，能够使煤矿企业在一定程度上节约生产成本，从而提高煤矿企业的生产效率。将变频技术应用于煤矿机电工程中，能够有效为煤矿企业节能减排，提高煤矿企业的市场竞争力看，对此本文对变频技术在现代煤矿机电工程中的应用进行了分析。
1 变频技术概述
1.1 变频技术概述
变频技术是一项新型科学技术，具有较强的综合性，其主要内容包括电机传动、电力电子和计算机技术等，被广泛应用于强弱电及机械设备的运行中。变频技术有较强的调节性能，能借助电力电子及计算机技术，有效实现强弱电的有机结合及机电一体化。另外变频技术的综合性较高，其工作原理是利用半导体元件把所接收的工频电流信号转化为其他相应的频率，还要把转化后的工频电流信号转化为直流电，在实施过程中，主要是通过逆变器作用对电压、电流进行控制，以此来实现机电设备的无级调速。其中，基本的变频技术运行如图1所示。变频技术的作用主要在于调节机电工程中电机的转速和电流的频率，使其呈同步增长状态，有效控制电机的转速及机电设备。
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
图1基本变频技术运行示意图
1.2 变频技术的发展形式
我国的变频技术在电子信息技术和高科技发展的基础上取得了丰硕的成果，在实际的生产应用中也得到了不断发展。比如，智能控制模块的应用和变频技术的控制方式改进等都被广泛应用于各领域，并且取得了很好的节能减排效果。我国当前的很多煤矿企业都在机械设备中应用了变频技术，不仅确保了机械设备的科学合理运转，同时也使得变频技术在其他领域的应用得到了推广。在运用变频技术的过程中，变频技术的集成化程度因为自动化控制和网络技术而得到了不断提高，机电设备的调速功能得到了很好的改善，同时机电设备还可以有效结合计算机技术实现编程和识别等功能。
1.3 变频技术的应用原理
由于变频技术具有较高的功率因数，实用性较强，已经被人们广泛应用到煤矿机电工程中。在现代煤矿机电工程当中，应用先进的变频技术，能够保证煤矿资源得到更好的开采，有效减少资源的浪费。交流变频技术主要将电力电子技术、计算机技术与电机技术、强弱电混合与机电一体化技术进行有效结合，属于一项综合技术。将变频技术应用到现代煤矿机电工程当中，能够将功率电源直接转化为其他运行功率电源，保证现代煤矿机电工程中的各项设备得到有效控制。
变频技术的主要工作原理是将系统中的工频电流转化为直流电压，系统中的直流电压经过一系列转变后，形成相应的频率，最终形成交流电压，保证系统中的交流电机能够更加可靠的运行。由于人们环境保护意识的不断加强，将变频技术应用到现代煤矿机电工程中具有非常重要的意义，不仅能够有效减小系统运行负荷，而且能够提高煤矿机电工程的安全性，减少安全事故的发生，进一步提高煤矿企业的经济效益。
由于煤矿机电工程中的工作环境比较特殊，应用合理的变频技术，能够为机电系统中的各项设备提供稳定电压，进一步提高机电设备的运行效率，保证各项设备能够更好的投入到使用中。变频技术具有良好的冲击启动性能，将其应用到现代煤矿机电工程当中，能够有效保证各项机电设备的安全运行，不断提高煤矿机电工人的人身安全，保证煤矿企业中的各项机电设备得以顺利运行，减少煤矿资源的浪费。
2 变频技术在煤矿机电工程中运用的重要性分析
近年来随着对煤炭资源的不断开采，煤炭资源已经越来越少了，各地的煤矿企业要想在激烈的市场竞争中取得优势需要节能减排，这也是煤矿企业综合实力的重要表现。一开始变频技术是被应用于交流电机中的速度调整，直到20世纪60年代时，电子元件中开始使用一些升级版的技术产品，但最终都无法达到调速的效果；20世纪70年代时，脉宽式的调节有着显著成果；20世纪80年代，微技术的处理得到了完善，再加上后期的变频产品使用，让变频技术在国内市场逐渐开始受欢迎。但现阶段的电子消费品都是为了节能来使用变频技术，近些年国家的变频市场也在逐年的增长着，因为它不仅符合国家规定的绿色环保，或许还会在未来向着多样化和通用化的方向发展。在我国当前的煤矿企业开采中，机电设备的用电量占了总量的70%以上，如果运用变频技术可以有效节约电能，所以煤矿企业采用变频技术对自身的发展意义重大。变频器的选择需谨慎，应综合可控性、简易性和安全性等各方面的性能，采用节能效果最高效的设备。
3 变频技术在现代煤矿机电工程中的应用
3.1 变频技术在提升机中的应用
我国大多数矿山企业中使用的都是立井或者斜井的方式开采，采用这两种方式开采就必须使用提升机，提升机可以运输设备货物以及人员进入工作面地点。然而近些年来，随着浅部煤矿资源的减少，越来越多的煤矿都向深部开采，因此开采难度不断增大。对于提升机的要求也就在不断的提高，必须对提升机运行速度和启动关停等功能做出必要的调整，用最小的成本获取最大效率的开采资源。因此整个提升机在矿山企业正常生产过程中有着不可替代的作用。传统的做法是在提升机的控制电路中安装金属电阻元件，通过电阻可调节提升机速度，然而这种方式的速度控制不够精确，在运行过程中会产生大量的热能，影响其工作效率。在进行货物提升工作时，需其他设备进行辅助控制，难以实现设备的自动化工作，这样也势必会对资源造成极大的浪费。同时在传统提升机使用过程中，通常会用到继电器，继电器的高频率使用会对电路产生严重的破坏，增加设备的维修费用。当提升机采用变频技术以后就会大大减少继电器的使用频率，同时提高提升机的提升速度和控制深度的准确性，减少运行过程中的设备磨损，减少机械维修费用。
3.2 在煤矿空气压缩机上的有效应用
一般而言，煤矿风动机电运行动力基本上都来源于空气压缩机，并且通过交流电机来实现，因此电动机会一直处于全速工作状态下。对于空气压缩机而言，通常其采用上下两点控制模式实现压力控制，即交流电动机一直处于工频运行状，当空压机气缸压力与预设压力值基本一致时，就会关闭空压机进气阀，此时不会再产生压缩气体，电动机处于空载状态下；随着压力的不断下降，接近预设压力时，空压机气阀便随之打开，产生压缩空气，此时电动机处于重载状。实践中可以看到，因煤矿实际用气量与产气量之间不可能一致，所以就会导致空压机频繁加载、卸载，进而对电网、电动机以及空压机差生不利影响。对于变频技术而言，其通常具有控制精度高、易操作以及免维护等特性。
3.3 变频技术在皮带设备中的应用
在煤炭开采过程中，皮带设备的正常使用状况下使用的频率大于提升机设备。皮带设备在整个开采过程中起传输作用，将开采出来的煤矿直接通过皮带等传输设备运输到指定地方，皮带设备的运行原理是通过相互摩擦使设备正常运行。皮带设备的启动过程需要很大的启动电流，不仅会对电路中的电压造成巨大压力，同时还会使皮带设备造成严重毁损，由于皮带设备是通过摩擦来使设备运行，摩擦过程中必然会使设备产生巨大的热量，当温度达到一定程度，就会使机械产生一定程度的磨损。同时，货物的磨损也会给机械运营带来安全隐患。如果在传送的皮带中加入变频技术，不仅仅可使皮带系统在运营过程中产生较小的热量，减少能源浪费，同时也会降低整个开采过程中的安全隐患，使机器能在运营过程中保持稳定的同时，提高了皮带系统的运营效率。中国煤矿机电工程中普遍采用液力耦合设备对皮带设备进行软启动，在皮带设备软启动时需求的启动电流大，不仅会对电路中电压造成较大压力，还会对皮带设备中零件造成严重损伤。液力耦合设备在运作过程中会产生较多热量，使皮带设备内部温度过高，最终增加设备机械磨损；同时，对设备运行造成安全隐患。在皮带设备中应用变频技术，不但能取代液力耦合设备对皮带设备进行软启动，而且让皮带设备在启动、运行及停止过程中保持稳定，提高了皮带设备的能源利用率。
3.4 变频技术在煤矿风机中的应用
对于煤矿开采企业生产环节来说，机电工程通风设备因为自身的功能，同时考虑到煤矿开采的特点，所以通风设备在所有设备中所占据的位置非常重要，煤矿开采工作必须保证开采现场的空气流通，所以在开采的过程中需要通风设备始终保持工作状态，但是随着煤矿开采深度的不断增加，煤矿开采对于风压的要求逐渐增加，所以需要逐渐的调整通风设备的功率。所以总的来说，一方面通风设备需要根据煤矿开采深度增加而做出相应的变动，另一方面在启动的过程中，启动电流需求比较大，而是用变频调控技术能够有效的控制通风设备的运转速度，适应不同开采深度的要求，同时还能够通过较少能耗来提升通风设备的寿命。
现阶段科学技术发展速度非常快，煤矿开发行业中矿井通风领域的设计方案有着很大的差异，不同的生产时期，对于煤矿风机的更换方式有很大的不同，所以实际操作过程中难度系数比较高。同时在进行风机更换的过程中，传统的煤矿风机一般都需要进行短暂的搁置，所以会导致资源过度浪费，同时在搁置的过程中会影响设备的利用效率。而变频技术的应用，能够有效的改善传统风机的这种运行状况，变频调控技术和传统风机的组合能够避免出现重复性的更替作业，同时还能够有效的解决煤矿开采过程的矿井通风问题，例如如果使用传统的风机进行开矿作业，整个作业施工过程可能需要更换很多台风机，更换风机的过程不仅会浪费大量的时间和资源，同时还会影响开矿过程中矿井的通风，但是变频技术的使用，可以保证在煤矿开采过程中只需要一台风机就能够满足开矿需求以及矿井通风需求，设备效率以及煤矿挖掘效率都有很大的提升。
3.5 变频技术在采煤机中的应用
在煤矿的开采过程中，采煤机的重要性不言而喻，同时因为采煤机在工作的环境以及其工作的条件都是很复杂的。随着我国能源需求量逐渐的增加，传统人工控制采煤机去进行开采的方式已经无法满足当前的需要，所以就应该加大变频控制技术在采煤机中的应用，通过用电脑等一些电子设备对其进行调控就可以提高煤矿的开采量还可以减少工作人员在复杂多变环境下的困难，最终使我国煤矿企业的经济效益得到一定程度的提高。变频技术应用到采煤机中就可以使传统的采煤技术中电气设备启动时产生瞬时大电流及采煤机运行速度不好调控等问题得到充分的完善和改进，提高工作人员的工作效率和煤矿的开采量，为我国的经济建设做出巨大的贡献。还可以让采煤机在牵引速度不发生变化的同时发挥出同样的效果，对其所需要的能源得到科学的节约。在这种技术大力应用的过程中可以使采煤机的工作效率得到很大的提高，最终使得变频控制技术。
4 应用前景
我国关于煤矿行业的发展有着万众瞩目的期待，尤其是从传统型转化为技术型的过程。若是想要改变传统型的煤矿开采，就必须要在生产中对于电能的使用特别重视，只有提高了总体的生产效率，才能优化变频技术在煤矿产业中的有效使用。随着变频技术的不断深入，让国家在关于耗能和调速上的问题能够很好的解决，减少设备的安全隐患和能源使用，促进机电设备的平稳发展。由于国民经济的增长让人们的节能观念逐步加深，变频技术在煤矿中的应用势在必得，确保生产安全、设备控制、减少资金投入，让煤矿产业达到更安全、更专业的地步，从而扩展变频技术在更大范围的有效使用。
总之，近些年来，变频技术以其独特的优势而广泛应用于各行业及领域当中，本文朱分析变频技术在现代煤矿机电工程中的应用，以期提供一些借鉴。
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论文作者:丁辽
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/2
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