煤矿机电设备中变频技术的应用研究
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作者:赵芳
摘 要：当前随着我国煤矿产业的高速发展，煤矿生产效率正越来越高，而作为一项高能耗的生产作业，煤矿生产必须要在提高生产效率的同时，也尽可能地节约能耗并保证作业安全，这样才能够保证我国煤矿产业的长远稳定发展。而若想实现这一目的，就必须要运用到先进的设备和技术。变频技术是在现代科学发展下的一种高新技术，将其合理地运用到煤矿机电设备中，可以大大降低煤矿机电设备在运行中的能源消耗，并提高设备的运行效率。该文主要针对煤矿机电设备中变频技术的应用进行了研究，希望有助于促进我国煤矿产业的更好发展。
关键词：煤矿机电设备 变频技术 应用
中图分类号：TD40 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）02（c）-0064-02
我国疆域辽阔、物产丰富，煤矿资源贮存量也较大，但同时我国也是一个煤矿资源消耗大国，所以为了满足社会生产和人民生活对煤矿资源的应用需求，我国必须要有效开展好煤矿生产工作。在煤矿生产过程中，离不开对各类煤矿机电设备的应用，但传统的煤矿机电设备存在着能耗大、生产效率低等问题，不利于提高整体生产效益。而为了解决这一问题，后来人们将先进的变频技术应用到了煤矿机电设备当中，从而既实现了节能，又实现了提效。以下就联系实际情况来谈谈煤矿机电设备中变频技术的应用。
1 变频技术的概念、原理及优点
变频技术是指利用现代科技手段和设备，通过电流频率改变，而实现节能和高效的技术。在变频技术中主要利用了变频器来实现控制电频频率，而变频器主要是由电源板、电极电容及控制面板等组成的一种复杂结构的设备。在传统的机电设备中，由于没有变频器，所以其的电流频率不可改变，只能长期以恒定状态运行，因此能耗大、使用寿命短。而若在机电设备中应用变频技术，则可以改变设备的运行速度，根据实际生产需求调节设备运行状态，从而实现节能和提效。所以，简单来说，变频技术的原理就是通过改变电流频率来调节与控制机电设备，以改变设备运行状态，实现设备的自动化节能运行。而总结变频技术的优点，则主要集中在以下几点：第一，变频技术的功率器件采用了智能功率模块IPM，其可实现功率变频;第二，变频技术改进了传统压频比的控制方式，革新了控制理论，扩展了技术的应用范围;第三，变频技术采用了人工神经网络和模糊自优化控制技术，将自身集成系统进行了集中，并发展形成了先进的专用集成电路;第四，变频技术同时拥有调速功能、通信功能、编程序参数辨识功能等多种功能，综合应用范围非常广泛。
2 煤矿机电设备中变频技术的具体应用
2.1 变频技术在通风机中的应用
通风机是煤矿生产中的重要设备，但是以往的一项难题就是通风机无法进行随机变频，不过，随着变频技术的出现及在煤矿生产中的运用，这一难题得到了有效解决。青龙寺煤矿采用的是FBDCDZ№28型号的通风机，其总风量为13200m3/min，此时功率约2×400kW。但是，在实际煤矿生产过程中，只需要7000m3/min的风量即可达到要求，因此通过对该通风机进行改造，使用的变频调速器，变频输出频率为42Hz，输入电压10.3kV，在实际运行中需19A的电流即可达到7200m3/min的风量，此时功率仅约336kW，可比原来节省20%左右的电能。
2.2 变频技术在皮带输送机中的应用
皮带输送机在煤矿生产过程中具有十分重要的作用，其的运行特点是电压高、功率大，可谓是煤矿生产系统的“咽喉”。如果皮带输送机的质量与性能达不到相关标准要求的话，那么会对煤矿生产工作造成十分不利的影响。一般情况下，即使是在轻载或者空载的状况下，皮带输送机仍然会正常运转，但这样会浪费许多电能，造成许多不必要的损失，最终影响到煤矿企业的经济效益。并且，还有一些皮带输送机中是采用的液力耦合器作为软启动装置，而液力耦合器很容易发生电机失控现象，从而引起设备故障。后来，随着变频技术在皮带输送机中的应用，这一问题得到了有效解决。通过变频技术，可以对皮带输送机进行有效的保护，从而避免其在运行过程中发生故障，同时还能够有效预防电机失控问题，提升设备运行效率。某煤矿的运输系统主要组成为顺槽皮带、主斜井、中央大巷运输皮带、上仓皮带。其井下胶带输送机成本不高、功能完善、维护方便，缺点是电流较大，而若利用了变频器的话，则可以有效节电，提高收益。
2.3 变频技术在矿井提升机中的应用
矿井提升机是在煤矿生产过程中的一项重要设备，由于矿井提升机的运行条件比较复杂，需在恶劣和繁重的环境下运作，所以对其的质量和性能具有很高的要求。矿井提升机在煤矿生产过程中是一直需要反复操作和重启的，所以期间具有很多的调速任务，这非常容易使其在运行过程中发生故障，从而极大地影响到煤矿生产的正常运行。不过，在有了变频技术后，这一问题迎刃而解。通过在矿井提升机中应用变频技术，可以使矿井提升机在内部软件的辅助下，更高效率、高质量地进行作业，同时还能够大大节约电能消耗，从而避免了因设备反复操作和重启而引起的故障。并且，近年来人们又研发出了一种风光提升机变频器，其是专门应用于矿井提升机当中的变频器，具有更高的兼容性，可以进一步强化矿井提升机的性能，使其的优势更充分地发挥出来。未来，风光提升机变频器将会在矿井提升机中得到更广泛的应用。
2.4 变频技术在流体负荷设备中的应用
流体负荷设备也是在煤矿生产中的一类重要设备，例如风机、给水给液用泵设备等，都属于流体负荷设备。首先，若将变频技术应用在风机当中，可以使风机的实际转速和风压得到显著降低、实际输出功率得到有效减小，这样就可以大大节省其电能消耗。其次，若将变频技术应用在给水给液用泵设备中，可以使给水给液用泵设备的工艺系统控制更加灵活。最后，变频技术的应用还可使抽水泵的平滑起停和加减速得以更加灵活的控制，以确保井下液位的恒定性，减少由抽水泵频繁起停或空转和而引起的巨大能耗，提高设备的运行安全。
3 结语
综上所述，各类煤矿机电设备是煤矿生产中的必需设备，而若想实现煤矿机电设备的节能和高效运转，从而提升煤矿生产效益，就必须要积极应用现代先进的变频技术。无论是在采煤机、矿井提升机、皮带输送机还是流体负荷设备等中，变频技术的应用均有着十分重要的作用，而未来变频技术还将在煤矿生产领域中得到更为广泛的应用，所以我们必须要重视对变频技术的研发和改进，以发挥出其更大优势。
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