摘要：随着社会科技技术的不断发展，涉及煤炭机电项目中的变频调节工序已经朝着智能角度不断延展变化，相关企业势必迎来较低能耗与超高安全等级规范前景。在此基础上矿井调速与电气传动工作顺利交接，包括提升设备形态等发生着翻天覆地的变化，进而为我国煤炭企业多元化综合发展前景提供广泛支撑动力。本文针对煤炭机电领域中提升系统、通风机变频调速技术应用经验进行细致阐述，希望能借此为我国变频调速技术在煤炭机电结构中的科学应用前景提供适应保障，对煤炭机电节能发展提供一定的帮助。
关键词：煤炭工程；机电节能；变频调速技术
随着科技的发展和创新，煤炭机电领域的变频调速技术已经向智能功率方向飞速发展，所以安全性高、体积小且能耗低的变频调速技术被广泛应用到矿井调速和电气传动等机电领域，成为煤炭企业降低成本和节约能源的有效手段，在推动煤炭企业发展中起着至关重要的作用。
1 变频调速技术的原理
交流变频调速技术是一种集微机技术、电力电子技术，以及电机传动技术等于一体的高效调速方式， 综合应用性相对较强，并具有无附加转差损耗的典型特征。结合变频调速技术的基本原理， 该技术能够利用整流桥来实现工频交流电压向直流电压的转化，再通过借助逆变器，将其转化成电压和频率可调的交流电压，以此来作为驱动电机的电源。通过变频调速技术，电机能够获得一定的电压及电流，并用于无极调速。在当前，由于变频调速技术可按照电机负载的变化情况，进行自动、平滑地增速或减速，大大提高了煤矿电机的工作效率，使得该技术的应用越来越广泛。
2 变频调速技术应用的优势
2.1 无极调速性能好
变频调速器可以利用矢量控制，结合电动机运行参数和负载值，在很短时间内提高电动机启动力矩和工作频率，使其满足煤炭开采要求的转速，然后按照电动机工作参数和负载值的变化，对电动机转速进行调整。这样既可以减少机电设备的无功消耗，提高电能利用率，又可以保障机电设备的稳定运行效果。
2.2 安全性高且能耗低
变频调速器可以完成开环和闭环等方面的自动控制，减少人工操作和测控等环节，为煤炭开采的自动化和智能化提供了技术保障，且安全性比较高。同时，变频调速器的调速性能好，在应用于提升机和物料输送机等机电设备中时，可以保证其处于最优参数，降低了电能消耗，并且噪音比较小，有利于创造良好的工作环境。
2.3 稳定性能良好
能够较为平稳地完成制动程序，尤其最近阶段煤矿生产工序中广泛应用三相异步电动机，包括启动电流与供电系统复杂等现象频频出现，如若任何细节处理不当都将造成电动机烧毁结果。尽管软起动模式已经使用，但电网直接幅度仍然难以精准调试，对于其余设备正常运转功能已然造成严重威胁后果。另一方面，软起动模式需要经常处理通断电开关元件维修工作，项目规划成本不由自主提升，现实条件供应不足情况下安全隐患必定长久侵扰。因此，使用转矩适当且制动平稳的变频调速技术绝对能够透过根本层面上遏制不良施工迹象的出现。
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3 变频调速技术在煤炭机电中的应用
3.1 在空压机中的应用
空压机是煤炭生产中应用率较高的设备，同时也是耗能较严重的设备，尤其当矿井深度增加时，其耗电量随之增加，对煤炭生产企业而言是不小的投入，因此，降低空压机能耗逐渐引起煤炭企业的重视。研究发现，为确保空压机的储气压力处于平衡状态，应保证生产用气量与空压机排出气体量保持一致。为达到上述目的，可利用变频调速技术驱动空压机，尤其当检测设备检测到储气罐压力值发生变化时，可通过对系统的压力闭环进行操作，改变空压机的运转台数、转速等参数。空压机运行中，当压力值达到系统预先设定的值时便改变输入的电源频率，并引起空压机转速改变，使通风保持恒定，促进压力趋于平衡。
3.2 在矿井提升机中的应用
因为此类提升设备大部分荷载源自于矿石、人员等，因此在适当迎合电气传动要求前提下，涉及机械传动实力与安全地位都会直接影响生产效率。目前提升装置在矿井内部搭设时，要保证足够的调速动力与精准启动程度。但是目前我国仍旧应用直流传动装置，任何改进工作都相应地承受直流电动机固有缺陷侵扰，如若不能在短时期内完成制动、调速改进工作，后期维修工程范围将无法估计。技术人员需要结合电动机转子进行电阻及时性切换，但调速过程中性能不稳，转子电能消耗仍旧不能全面降低。针对现下煤炭矿井生产状况调查，有关改造工序具体呈现出：两象限变频调速制动与四象限能量回馈高压变频调试方案。技术人员应该依照矿井提升设备实用需求进行合理划分。其中前者在正力提升平行轴双绞筒提升架构中较为合理，而后者则对应分划于单绞筒提升机中。
3.3 在排水泵中的应用
在矿井工作时多采用泵排方式排出产生的地下水，保证矿井安全和正常生产。但是矿井运行期间的降水量不同，矿井中涌水量也不同，如果始终以矿井的最大涌水量为排水量标准，在地下涌水比较少的时候，很容易造成资源浪费，所以矿井排水的调节需要依据实际的涌水量来设计，以便提高矿井能源的利用率。煤炭企业可以利用变频调速技术解决这一问题，其工作过程为先比较检测到的涌水量和设定的涌水量，然后利用变频器对排水泵工作程度进行控制，选择合适的电动机转速，从而提高排水泵的工作效率，使水泵启停对电网以及其他用电设备的冲击降到最低，减少电能的不必要消耗。
4 应用的实际案例分析
以某煤炭生产企业拥有BDK－6－NO18型对旋轴流式风机为例，对比应用变频调速前后的效果，其中变频调速的实现借助西门子IGBT，并综合运用优化spwm调制技术、16位单片机等。结果发现，应用变频调速技术后，在不影响生产用风的同时，可借助供电频率的改变，实现对电机转速的灵活调整，无需进行放风操作，而且调节精度得以显著提升，尤其当需要将风量降低时，通过降低输入电压频率即可实现。同时，节能效果显著。通过统计用电量发现其仅为之前用电量的34%。由节电率、电机功率变化、风机风量变化以及电机转速变化参数得知，当减小风机转速，电机的功率也会随之减小，当转速减小80%时，轴功率仅为额定功率的51.2%。当将风量减小为50%时，轴功率仅为额定功率的12.5%，具有非常大的节能潜能。通过计算得知节电费用可达7.2万元左右，而在JP6c变频调速器上的投入在30万元左右，由此可见应用变频调速技术后，运行半年便可回收成本，因此，具有较高的应用价值，值得在煤炭生产企业中推广应用。
综上所述，本研究通过对变频调速技术原理及其在煤矿机电领域应用的优势进行分析，同时结合某煤矿企业实例，对变频调速技术在通风系统的节能改造进行了详细阐述，可以看出，该煤矿企业在经过改造后，通风系统的耗电现象得到了很大程度的控制，同时也减少了不必要的用电费用支出。新时期下，煤矿机电领域可以充分结合变频调速技术的节能特点，为企业进一步贯彻落实国家规定的节能减排目标，以及改善工况、节省电费和提高工作效率等提供行之有效的技术支持。
参考文献：
[1] 孙晓章. 浅析煤炭机电领域变频调速技术的应用[J]. 煤炭技术,2013,02:32-34.
[2] 高宇. 变频调速技术在煤炭机电中的应用研究[J]. 机械管理开发,2017,01:125-126+154.
论文作者:冯磊,刘俊迁,徐英俊
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/4
标签：变频调速论文; 技术论文; 矿井论文; 煤炭论文; 机电论文; 转速论文; 电动机论文; 《电力设备》2017年第14期论文;