变频技术在煤矿机电设备方面的应用

变频技术在煤矿机电设备方面的应用
摘要：中国煤炭储量巨大，煤炭是中国消耗的第一大能源，对中国社会经济发展发挥着重要作用。

但是，中国煤炭生产存在着一定的问题，比如能耗较大。

煤矿生产能耗大意味着生产成本高，煤炭的价格便需要相应地提高，价格提高会削弱企业竞争力。

因此，节能降耗是提高煤矿企业竞争力的重要途径之一，变频技术便是重要的节能技术之一。

关键词：变频技术；煤矿机电设备；应用
1变频节能技术概述
变频节能技术是利用变频技术实现节能的。

变频技术是基于电力电子器件的一种技术，利用变频技术可以改变电流的频率。

中国电网电流的频率为50Hz，利用变频技术可以将交流电变成直流电，或者将直流电变成任意频率的交流电。

变频装置由交流电源、整流器、逆变器、控制器和驱动电路等构成，利用变频装置可以改变电机的工作频率，进而使电机处于节能状态运转。

而传统电源装置不能够改变电机的工作频率，机电设备始终以一种模式运转，不能够随着工作状况的改变而改变，导致机电设备能耗增大，而且也大大影响到设备寿命。

利用变频技术可以根据需要灵活地调整机电设备的工作状态，延长机电设备的使用年限，降低机电设备的功耗，进而降低企业的生产成本，提高企业的竞争力和经济效益。

2煤矿生产中加强变频技术应用的重要性
在煤矿资源不断减少的今天，企业面临的竞争压力越来越大。

通过对提升机的使用，可以将货物或者人员运送到指定的地点，给开展煤炭开采工作提供必要的便利。

随着社会对煤炭资源量的持续增加，浅部煤炭资源的开发量持续增加，资源量持续减少。

为了获得更多的煤炭资源，就需要对深部煤炭资源进行开采，开采难度不断增加。

因此，为了进一步将提升机的价值发挥出来，降低提升机运行能耗，就需要合理做好提升机运行速度的控制。

在提升机运行速度调节的过程中，过去经常是通过在提升机控制电路中安装电阻元件来实现的，导致提升机运
行过程中能耗相对较大，对整个工作的开展带来了不利的影响。

煤矿企业在实际
运行过程中，消耗的电能是非常巨大的，耗电量可以占到煤矿企业生产电量的一
半以上。

因此，通过提升机的运行效率，对降低煤矿企业生产能耗具有非常重要
的意义，还能在这个过程中避免对环境造成严重的污染。

通过在煤矿机电设备当
中应用变频设备，还可以进一步提升企业竞争力，提升对环境的保护力度。

通过
合理对变频技术进行使用，还能在一定程度上减少对电能的使用，这是当前煤矿
企业非常重要的发展方向，为未来煤矿开采提供动力。

煤矿开采具有较大的特殊性，在变频技术实际应用过程中，需要对各种因素综合进行考虑，这样才能将变
频技术作用更加充分发挥出来。

3煤矿机电设备中变频技术的应用
3.1矿井皮带输送机变频技术的应用价值
皮带输送机是矿井上下运输的核心机器，其每日运行时间长，运行距离远，
消耗功率巨大，传统控制方式无疑会消耗巨大的电能。

变频技术的应用可以降低
皮带输送机的能耗，而且皮带输送机变频器已经取得飞速发展。

现在皮带输送机
的变频启动技术已经广泛应用，再配合选用低耗能的变频电机，结合电控系统的
变频调速原理，可进一步降低煤矿皮带输送机的能耗。

皮带输送机变频技术的应
用使得皮带输送机可以自主调整转速，减少空载耗能和启动损耗，效率得到很大
的提高。

运输同样吨位、同样距离的煤炭，研究利用变频技术来降低皮带输送机
的能耗、提高皮带输送机的效率，对于矿井来说具有重大的经济效益，同时在很
大程度上能够实现能耗的降低。

3.2变频技术在采煤机当中的应用
变频装置在采煤机当中的应用，可以采用机载系统和非机载系统。

机载系统
是直接将变频系统安装在采煤机机身上。

非机载系统实际将变频系统安装在顺槽
当中，这两种方式使用效果差异相对较大。

在机载系统实际运行的过程中，其是
利用电缆来传递电能的，电能传输效率会更高。

通过将变频设备安装在机械装置上，可以更加及时对设备运行状态进行监视，及时发现设备作业当中存在的异常，然后及时采取措施进行处理，避免由于装置故障导致事故的发生。

采煤机属于大
型设备，其体积相对较大，在运行过程中容易产生比较强烈的震动，如果振动过
于强烈容易导致变频装置的驱动信号出现严重的异常，且由于作业环境过于复杂，直接导致设备设计难度较大。

非机载系统的变频装置与采煤机分离，且由于机身
自身振动影响较小，不存在机载系统运行过程中过于明显的缺点，能够有效保证
煤矿挖掘作业的便利性，冷却系统的设计也相对容易。

但由于变频设备与采煤机
直接通过电缆进行连接。

煤矿作业环境相对复杂，在实际作业过程中容易出现电
缆弯曲或者电缆接地等，对煤矿安全作业容易构成一定的威胁。

非机载系统和机
载系统都有各自的特点和应用范围，在实际应用过程中，需要根据实际情况来进
行针对性的选择。

3.3变频技术在风机中的应用
根据GB50215—2015《煤炭工业矿井设计规范》要求，矿井通风设备应满足
矿井服务期限内各个时期的工况变化需求，并且应在较长时间内高效运行[。

同
时《煤矿安全规程》也明确规定，应尽早建立地面永久通风系统，但是风机对于
整个矿井来说，也属于大功率机电设备，在风机选型时以矿井通风困难时期的最
大需求选择，而实际情况是，风机大部分时间不需要工作于额定功率下，因此大
大浪费了电能。

风机一般为平方转矩负载，根据其特性，轴功率与风机转速的立
方成正比，当风机的转速下降时，其输出功率会大大降低，从而也能节约大量的
电能。

为使风机的转速下降，同时又能满足矿井通风的需求，一般的做法是将变
频器引入到风机的控制中，根据矿井需求向下输送新鲜空气，自动控制风机转速，使风机始终工作在最佳风速下。

比如通过监测矿井出风口中粉尘、CH4等特征气
体的浓度来控制风机转速，当出风口的粉尘、特征气体浓度低时，则降低风机的
转速，耗能相较于恒定转速则会大幅下降；当粉尘、特征气体浓度增大达到设定
值时，则提高风机的转速，在紧急情况下还可以让风机短时间内超负荷运行，以
保证向矿井提供的风量。

3.4在提升机中的应用
在煤矿开采作业过程中，提升机主要用于材料以及人员的运输，在整个矿井
运输作业过程中发挥着非常重要的作用。

在传统提升机作业的过程中，需要将电
阻器接入到转子电路当中，然后通过控制器和接触器来对电阻器进行截流，从而
达到调速运行的作用。

在实际进行使用的过程中，经常会由于相关因素的影响导致事故情况的发生，如电阻消耗过度、散热量不能达到要求等。

在使用电阻进行调速的过程中，其调速范围相对较低，对设备的操作精度造成了直接的影响。

在减速机减速的过程中，应该保证系统当中具有低频电源或者直流电源，在电源切换过程中容易导致设备损坏情况的发生，能量浪费问题也相对比较严重，对矿井作业安全效果有着非常直接的影响，对矿井经济发展影响较大。

通过将变频技术合理应用到提升机当中，可以从根本上避免上述问题的出现，实现设备运行无极调速，提升设备运行性能，该技术的应用优势主要体现在如下几个方面：一是在对设备运行速度和制动控制的过程中，采用了电气控制系统，能够有效避免电气磨损现象的发生，设备寿命可以得到显著提升。

二是如果提升机运行在负力状态下，可以直接通过回馈制动的方式来将能量反馈给电网，在节能能量的同时，还可以保证系统运行安全性。

三是控制精度更高。

4结论
随着时代的不断发展，对开展煤矿开采提出了更高的要求。

为了进一步提升煤矿机电设备使用效果，可以将变频技术合理应用其中，实现设备运行的连续调速控制，保证设备控制的精准程度，同时降低设备使用成本。

参考文献：
[1]郑朝飞.煤矿机电设备中变频技术的应用研究[J].内蒙古煤炭经
济,2020(21):43-44.
[2]张晚忠.煤矿机电设备中变频技术的运用[J].电子技术与软件工
程,2020(18):217-218.。