云南煤矿安全技术中心
摘要：目前，面对我国资源和能源短缺的现状，社会各领域都将保护资源、节约能源作为自身建设和发展的宗旨，所以我国煤矿生产也必须秉持着提高生产效率、节约能源、保障生产安全的原则进行生产操作。因此，在科学技术发展下应运产生了变频节能技术，文章通过对变频节能技术的分析，对变频节能技术在煤矿机电设备中的应用进行了讨论，以便为我国煤矿产业的生产和发展提供帮助。
关键词：变频节能技术；煤矿机电设备；煤矿生产
我国幅员辽阔，物产资源丰富，以煤矿资源为最，其存储量一直处于世界前列。但是，在我国煤矿生产过程中，存在许多严重问题，其中能源浪费、消耗量大已成为制约我国煤矿产业向前发展的重要障碍。因此，为了提高我国煤矿产业的发展水平，必须加强煤矿产业的节能工作，由此也产生许多新的节能技术，变频节能技术就是其中的代表之一。
一、变频节能技术概述
（一）变频节能技术的内涵
变频节能技术是指通过科学技术手段及高科技设备来改变设备电流频率的技术。在这项技术中，变频器负责控制设备的电频频率，变频器的结构复杂，相关组成的零部件较多，涉及电源板、控制面板、电极等元件，所以其元件的有效集合，能够使电动机一直处于节能状态运行。传统机电设备的电频是不可进行更改的，所以设备运行过程中的转速是不能控制和改变的，这就导致机电设备一直处在恒定的运行中，不能根据实际需要改变转速，这样不仅严重的影响了设备的使用寿命，还提高了设备的能源消耗量[1]。但变频节能技术的应用，提高了机电设备的灵活性，可以根据生产的实际需求调节设备的运行状态，从而实现能源节约的目的。
（二）变频技能技术的工作原理
变频器的工作原理简单概括即为：交—直—交，通过这样的工作方式完成整流器将交流电转化为直流电的工作，再将直流电转换成频率和电压，进行交流电控制，最后再将其传入发动机。变频器的电路由四个部分组成：整流部分、逆变部分、直流环节部分、控制部分。整流部分应用的是三相桥式不可控整流器，直流环节部分主要发挥的是滤波功能，其中的直流储能和缓冲是无功率的；逆变部分采用的是IGBT三相桥式逆变器，其输出的脉冲宽度可以进行调节，这对变频器的作用起到了关键性的影响，也是变频器的核心部分[2]。变频节能技术主要是通过变频调速系统来调节电动机转速，实现节能的目的。其中变速系统改变电机转速的公式为：n=50f（1-S）/P，f表示供电频率；P表示电机极对数；S表示滑差。
二、变频节能技术在煤矿机电设备中的应用分析
自变频节能技术研发应用后，其节能和安全方面的优势越来越突出。在现阶段，变频节能技术已大范围的在我国煤矿机电设备中应用，文章主要以矿井提升机和皮带输送机为例进行节能技术在煤矿机电设备中的应用分析。
（一）在矿井提升机中的应用分析
矿井提升机一般应用在条件较为复杂的煤矿生产中，其运作环境非常恶劣，工作任务非常繁重，因此，在高强度作业下对矿井提升机的质量和性能都有了更高的要求。在煤矿矿井生产中，矿井提升机要进行反复的启动和操作，其中具有许多的调速任务，容易引发设备发生故障，从而对煤矿的正常生产产生不利的影响。但在应用变频调节技术后，矿井提升机的工作效益不仅得到了提升，并且对矿井提升机进行了一定程度的保护。应用变频节能技术的矿机提升机，能够在信息技术软件的帮助下提升工作任务的质量和完成速度，其中最突出的是矿井提升机的能耗有了较大程度的降低，为节约电能做出了巨大的贡献[3]。但在目前阶段，科学研究人员研制了一项矿井提升机专用内的变频器，这种变频器比普通变频器的兼容性更高，而且对矿井提升机的性能有着重要的影响。具体系统图如图1所示，这种变频节能系统主要是依托矿井提升机的系统进行工作的，改变传统变频装置，替换成串联电阻切换装置，提高矿井提升机的运行速度曲线，根据实际要求调节转矩大小，简化整体的操作流程，提高变频控制的精准度。
图1
（二）在皮带输送机中的应用分析
皮带输送机的功率大、运行时产生电压高，因此，对煤矿的生产有着重要的作用，甚至可以说是煤矿生产全过程中最为关键的机电设备。因此，皮带输送机的质量和性能必须达到煤矿生产要求，不仅要保障煤矿生产的正常、持续、稳定运行，要在此基础上降低皮带输送机的能耗。在一般情况下，如果皮带输送机处在空载或者轻载的状态下，将会损耗大量的不必要的电能，这无疑是能源浪费；而且皮带输送机在运行过程中使用的是软启动装置的液力耦合器，这种装置极易发生电机失控故障，造成机电设备损坏[4]。变频节能技术的应用有效的缓解了这一问题，保障皮带输送机不受其他因素的损害，减少电机失控故障的发生概率，大大的提高皮带输送机的工作效率，发挥高效节能的作用。
另外，皮带输送机有不同的种类，文章以爬坡皮带输送机为例。在应用过程中，使用GI800变频器对其设备进行控制，在运行过程中，可以由一台交流异步电机进行驱动，初级给定信号由变频器外部皮带电子称实时测量与外部电位器设定值相加得到，通过限幅、滤波、PID等处理后做出实际频率控制的给定信号值，从而实现对爬坡输送机的走速控制和调节功能，进而可以根据皮带输送机上料量进行自动调节和控制。
三、使用变频节能技术的优势分析
变频节能技术可以广泛的应用到煤矿机电设备中，如采煤机、流体负荷设备、皮带输送机、矿井提升机等，通过使用实践表明，变频节能技术可以将传统煤矿机电设备中产生的交流电固定频率转换成变动资源，因此，具有以下几方面的优势：一是变频节能技术能够通过新型功率器建立智能功率模块，也就是IPM，这种功率模块是在IGBT、GTR基础上进行建设的，通过其智能化的功能实现变频。二是，变频节能技术改变了对压频的控制方式，使其在理论上得到了创新发展，也逐渐用矢量控制的方式和直接转矩的方式拓展了自身技术的使用范围[5]。最后，变频节能技术应用了人工神经网络和模糊自动控制这两项先进技术，集中了自身的集成系统，使用专用的集成电路改变了数字信息的处理方式和技术。
结束语
综上所述，变频节能技术的应用不仅节约了煤矿产业生产的耗能，还为煤矿生产中应用的机电设备提供了保护，实现了煤矿生产的社会效益和经济效益。因此，在我国煤矿产业生产过程中，应扩大变频节能技术的应用范围，使其得到更广泛的普及。
参考文献
[1]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，（10）：157.
[2]王李鹏.变频节能技术在煤矿机电设备中的应用[J].中国高新技术企业，2015，（19）：97-98.
[3]李锴举.变频节能技术在煤矿机电设备中的应用[J].企业文化（下旬刊），2015，（11）：242-242.
[4]索少龙.探讨变频节能技术在我国煤矿机电设备中的应用[J].中国机械，2015，（9）：192-193.
[5]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，2016，31（9）：189-191.
论文作者:吕礼忠
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/2/28
标签：煤矿论文; 节能技术论文; 机电设备论文; 矿井论文; 皮带论文; 变频器论文; 输送机论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;