煤矿机电设备中变频节能技术的应用

[摘 要]能安全，提高效率是当前煤矿生产中最重要的两条生产原则。在当代科技迅速发展的今天，同时也面临着严重的资源能源短缺的问题，为了更好的实现节能安全，提高煤矿生产效率，就必须对煤矿的机电设备进行改进，增大机电设备的使用性能，提高其技术含量。变频技术具有良好的节能效果和平缓的机械调节功能，在我国矿山机电设备中得到越来越广泛的应用。本文主要分析了变频节能技术在煤矿机电设备中的应用策略。

[关键词]煤矿机电 变频 节能技术 应用

中图分类号：S63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0249-01

随着人们节能意识的不断深入，越来越多的人认识到了节能的环境效益和经济效益。在我国的煤矿行业中，机电变频节能技术逐渐得到广泛的应用，为煤矿行业的节能和机械的平稳调节做出了重要贡献。加强对变频节能技术的作用机理分析，和相关改良方法的分析，进而保证变频节能技术在煤矿行业的应用，这是非常具有研究价值的。

1.变频技术概述

变频技术是指通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技术，变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。它是一种无附加转差损耗的高效调速方式。由于变频技术是根据电机的负载变来实现自身的功能变化，这样就大大提高了电机的效率，也减少了磨损[1]。

随着电力电子技术和控制理论的进步，变频技术在理论和应用方面取得了较快的发展。在功率器件方面，经过GTR、IGBT的更替，并进一步发展为智能功率模块（IPM），在控制理沦方面，压频比（U/o控制方式得到很大改进，矢量控制和转矩直接控制方式在实际变频器中广泛应用，模糊自优化控制、人工神经网络等控制方法成为新技术的研发方向[2]；调速系统的集成度越来越高。从单片机开始，先后产生了数字信号处理器（DPs），精简指令集计算机（RISC），出现的高级专用集成电路（ASIC），在功能方面，变频器的综合化越来越高，除了能完成基本的调速功能外，具有内置的可编程序、参数辨识及通信等功能[3]。利用电力半导体器件的通断作用把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的电能控制装置称作“变频器”[4]。变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。

2.煤矿机电设备中变频节能技术的应用

2.1 变频节能技术在采煤机中的应用

目前，采煤机变频调速系统已从“一拖二”发展到“一拖一”，我国能量回馈型四象限运行的交流变颈调速采煤技术处于世界领先水平，国产电牵引采煤机行走功率最大2×110KW，变频器电压380V，能够实现额定转速下恒定转矩调速，额定转速以上恒定功率调速及两台变频器之间的主从控制和转矩平衡[5]。从现场运行情况来看，四象限变频器调速电牵引采煤机对大倾角工作面能较大范围内调节制动力矩，维持牵引速度基本不变，机器没有发生下滑跑车的现象，结构简单、控制灵活。操作方便、速度调节可靠。

2.2 变频技术在提升机的应用

变频技术在矿井提升机的应用，主要采用了高压变频调速控制系统和PLC控制系统：第一，在提升机电控系统设计中，高压变频调速控制系统，采用单元串联多电平能量回馈型四象限高压变频控制系统。高压主电路与低压控制电路之间的通讯采用光纤传输，保证电隔离性能安全可靠。系统抗干扰能力强。第二，提升机电气控制系统采用PLC控制，实现提升全过程的位置控制、速度控制、动态画面监视和绞车系统的各项保护功能，满足电磁兼容性的技术要求。

2.3 在皮带输送机中的应用

变频技术在皮带机方面的应用具有和提升机相同的原理。在皮带将井下的煤炭运送到地面上的过程当中，更大地发挥摩擦力的牵引作用，通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑辊轮上运动，成功地完成煤炭运送工作。在传统的皮带机运输过程当中，采用液力耦合器来实现皮带机的软启动，这常常容易造成皮带断裂和老化。采用变频技能技术主要是降低电机启动时的电流波动，减少机电内内的机械冲击和发热的情况。使得皮带机的传送功能能够获得最大的发挥，解决功率平均和同步问题。

2.4 变频技术在煤矿通风机的应用

主扇风机在煤矿生产中有着重要的地位，作为矿井主通风，它每天24h不停

地运转，是整个矿井的“呼吸”系统。由于变频器改造后风机可以实现变频软起动，避免了起动电流的冲击，不仅对电网没有任何冲击，而且还可以随时起动或停止。进行变频改造后，风机的大部分工作时间都在较低的速度下运行，因而大大降低了风机工作的机械强度和电气冲击，将会大大延长风机的使用寿命。

2.5 变频技术在水泵中的应用

矿井中应用较多的另一种设备是多级离心泵。电能输送给水泵电机后，电机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，把井下的水举排到地面。由于水泵是在井底工作，工作环境非常恶劣，传统的供电方式一全压、工频使它故障频繁，运行成本大增。一方面，水泵在工频启动时，启动电流大，电机电缆的压降较大，使得电机电缆在启动过程中的反压较高，使绝缘性能降低，每次开机都会使水泵寿命降低，大大影响了水泵的使用寿命。另一方面，水泵在正常工作时，普遍存在着电机负载率较低的情况，水泵的功率因数较低，耗电量多，“大马拉小车”现象严重。通过改变电动机转速，在降低水流量的同时，可有效降低系统的电能损耗。

3.结语

社会经济的发展以及节能意识的不断深入，变频技能技术的应用也将越来越广泛。可以预见的未来的电能节能技术必然有变频技能技术的一片天空，煤矿行业是电能消耗的重要行业之一，对其电机设备的变频技能技术改造势在必行。加强对其变频技能技术的改造和应用，可以有效的提升行业的生产效率，有效的提升电能的利用率，提升行业的经济效益。

参考文献

[1] 于淑珍.探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J].黑龙江科技信息，2013，04：76.

[2] 温勇.煤矿机电设备中变频节能技术的应用分析[J].河南科技，2013，15：117-118.

[3] 路海英.煤矿机电设备变频节能技术的应用分析[J].电子技术与软件工程，2015，07：138.

[4] 李素慧，赵文涛.变频节能技术在我国煤矿机电设备中的应用[J].科技创新与应用，2014，20：285.

[5] 罗书豪，李小川.我国煤矿机电设备变频节能技术的应用现状[J].中国高新技术企业，2008，17：89-90.