煤矿机电设备中变频技术的运用

煤矿机电设备中变频技术的运用
发表时间：2020-05-15T11:19:13.577Z 来源：《基层建设》2020年第3期作者：温亚君
[导读] 摘要：现阶段，一部分小煤矿开采技术还较为传统和落后，生产耗能较大，生产效率较低。

中煤华晋集团有限公司王家岭矿山西省运城市河津市 043300
摘要：现阶段，一部分小煤矿开采技术还较为传统和落后，生产耗能较大，生产效率较低。

变频节能技术的发展和应用可以有效地降低能耗，因此，在各个行业得到了广泛的认可。

近年来，有越来越多的企业开始应用这项技术，变频节能技术在国内尚属空白阶段，可上升空间比较大，具有很大的推广应用价值。

本文重点介绍了该技术在煤矿行业中的应用。

可以提高煤矿的生产效率，实现节能性和安全性，明显降低了煤矿的生产成本。

关键词：煤矿开采；机电设备；变频技术
引言
变频技术在许多电器中的应用都非常广泛，使用变频技术可以有效降低电器的耗能。

在煤矿开采的过程中使用变频技术，将之应用到开采使用的机器设备中，可以有效节省电能使用，提高机器的使用效率。

例如，煤矿开采中使用的风机等机电设备中应用变频技术不仅能节省耗能，还能保障在矿井以及开采地点的正常使用，避免由于机器出现故障造成开采工作受到影响。

这也直接推动了变频技术在我国煤矿行业中的应用与发展，大大提升了煤矿开采工作的效率。

1 变频节能技术的基本原理
变频节能技术通过改变交流电频率来达到一种机器设备自动化控制的状态，最终实现其节能的目的。

为了更好地理解变频节能技术的原理，可以从公式去分析，n=50f/p。

公式中n代表电动机转速，f代表频率，p代表电机级数。

当电动机转速处于一定的状态时，改变频率，其电动机转速就会受到不同程度的影响。

另外，需要注意的是，如果频率处于0-50Hz范围内变化时，电动机转速随之变化的范围也会扩大。

过去，由于变频技术的局限性，再加之开采环境的恶劣，根本不能达到所谓的节能状态。

但是，随着科学技术水平的提高，变频技术的科技含量越来越高，其越来越接近理想化的节能状态。

机电设备通过运用变频节能技术，其自身的性能也会得到显著的提升。

2 应用现状
随着我国经济的发展，对煤炭能源的需求不断加剧。

我国逐渐成为了世界上耗能的大国，作为最大的发展中国家，我国的社会经济水及科学技术不断发展过程中，在能源有效利用率上整体水平偏低，存在煤炭资源开采高耗能的情况，一定程度上有碍煤炭行业可持续发展战略。

为了顺应时代对环保的发展需要，实现煤炭行业可持续健康发展，亟待呼唤节能环保的开采技术出现。

近年来，随着国家对中小煤炭企业的管控及人们环保意识的进步，煤炭行业纷纷采用变频节能技术，并在煤炭机电设备中广泛使用。

在众多采煤机、皮带传输机和提升机等机械设备上装置变频节能技术，可有效提升设备的稳定性、安全性，同时减少开煤炭开采过程中的机电设备高耗能的情况。

实践中发现变频节能技术的使用，可有效降低机械设备的维修频次、保养频次，煤炭企业降低对机械设备维护保养的成本，有效的提升企业的经济效益和生产效益。

3 应用要点
随着电子技术和微电子技术的飞速发展，各类煤炭机电设备也随着发展发生日新月异的变革。

变频节能技术为煤炭机电设备提供有效的技能保障，进而实现生产成本费用、机电设备使用折旧率减低的同时，生产品质不断提升。

针对变频节能技术在煤矿机电设备中的应用，接下来主要从四个方面进行分析，包含变频技术在提升机中的应用、在主排水泵中的应用、在采煤机中的应用以及在风机中的应用。

3.1 变频一体机
高压变频一体机是电机和变频器高度集成的产品，主要由变频部分和电动机部分组成，其中变频部分又由主电路、控制电路、驱动电路、显示屏等组成。

主回路：变频部分为电压型交－直－交变频拓扑结构。

电源经接触器、电抗器后通过六脉冲整流，然后由电力电容进行滤波稳压，再经由IGBT组成的逆变电路，将直流电逆变成频率、电压均可调的交流电（即VVVF电源）。

控制电路：控制电路是变频部分的心脏，各种信息的处理、控制以及指令的发送，都是由它来完成。

它采集大部分实时信号，经过运算后产生IGBT的驱动信号，一方面通过光纤与驱动单元完成数据交换，另一方面把变频器的各种信息处理后送到显示屏显示。

并且接收外部操作指令控制一体机运行。

驱动电路：驱动单元接收主控器的IGBT触发信号，并将PWM信号隔离放大，通过光纤信号控制IGBT导通和关断时间。

同时还进行电流、电压及温度等变量信息的预处理，可以及时对IGBT进行保护。

3.2 在主排水泵中的应用
排水泵主要的功能就是抽送液体，在抽送的过程中机械能转换成液体能量。

变频技术应用在排水泵中，一方面极大地提高了排水泵的运行效率，另一方面也简化了机器的操作步骤，使得工作人员的工作效率明显提升。

过去，在没有引进该技术之前，排水泵因为频繁的起来与运行的工作，大量的电能在这个过程中白白浪费。

这不仅消耗了无所谓的能量，还使得排水泵发生故障的概率大大上升。

现在，变频节能技术在主排水泵中的应用使得安全性与工作效率大大提高。

3.3 在风机中的应用
风机在煤矿开采过程中的作用，就是保障矿井中的空气正常流通，保障地下工作人员的生命安全。

在风机工作过程中，随着矿井深度不断变化，矿井中的氧气浓度也在相应发生变化，工作人员需要在矿井深度加深、氧气浓度越发稀薄时更换不同工作效率的风机，而不断地开启、关闭风机会造成严重的电能浪费现象。

另外，矿井内部空气的流通需要多台风机同时工作才能确保有足够的氧气，这样在工作中可能会由于频繁开更换风机规模而造成工作人员的工作效率降低。

在风机中应用变频技术，可以自动调节风机的工作频率，使矿井深度不断变化时不需要频繁更换风机，且能在不影响矿井正常工作的基础上有效节省电能。

3.4 在采煤机中的应用
采煤机是煤矿开采工作中必须使用的重要机器之一，开采人员使用的开采工具，因此采煤机通常需要最恶劣的工作环境下工作。

由于矿井中的照明条件以及通风状况不够良好，因此在采煤机工作时容易出现机器受潮等故障，严重时还会由于导线的漏电造成火灾爆炸等，这样的故障严重威胁着一线开采人员的生命安全。

为解决这样的事故，减少采煤机发生故障的概率，有效保障矿井汇总煤矿开采人员的生命安全和财产安全，要将变频技术应用到采煤机中。

与传统采煤机相比，同一时间内变频采煤机能够挖掘更多煤矿，其开采质量也得到很大程度的提升。

另外，变频技术下的采煤机，减少了由于电流控制不当造成的安全事故以及机器故障，能保障人们的生命安全，减少维修
机器使用的资金成本。

变频节能技术在应用到采煤机中时还起到保护电路的关键作用，对于电路中容易出现的过负荷、控制面板异常以及熔断丝切断问题都能够加以改善，因为变频节能技术能够在出现故障时及时停止变频器的工作，并且数码管会限制故障的具体数据，经数字面板设置参数后，调节转速恢复工作。

结束语
综上所述，我国是煤炭储存和生产大国，但煤炭开采仍存在一些问题，我国的科技水平在过去几年中发展迅速，逐步采用了各种行业的技术产品，取得了一定的成功。

变频控制技术近年来已经成熟，适用于煤矿机电设备，可提高设备运行效率设备、维护成本和设备存储设备的功耗，这对煤炭的发展具有深远的意义，因此我们应加大变频控制技术在煤矿机电设备中的应用水平，实现我国煤矿企业的安全稳定生产，提高具体的生产水平，保障我国能源安全，实现我国经济社会的可持续发展。

参考文献
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[2] 刘勇.变频节能技术在煤矿机电设备中的应用及发展[J].机械管理开发，2018(05)：148-148.
[3] 赵刚.探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J].矿业装备，2018，6(3)：65-66.。